用于加速杂化泛函电子结构计算的投影交换子 DIIS 方法
计算物理
2017-08-23 v1 化学物理
摘要
由 Pulay 开发的交换子迭代子空间直接反演（commutator DIIS 或 C-DIIS）方法是量子化学中用于加速 Hartree-Fock 理论与 Kohn-Sham 密度泛函理论中自洽场（SCF）迭代收敛的一种高效且最广泛使用的方案。C-DIIS 方法需要显式存储密度矩阵、Fock 矩阵和交换子矩阵。因此，该方法仅能用于具有相对小基组（如 Gaussian 基组）的系统。我们开发了一种新方法，使得 C-DIIS 方法首次能够高效应用于具有大基组（如平面波）的电子结构计算中。其关键要素是将密度矩阵和交换子矩阵投影到一个称为规范固定矩阵的辅助矩阵上。由此产生的投影交换子 DIIS 方法（PC-DIIS）仅在与 Kohn-Sham 轨道具有相同维数的矩阵上进行操作。该方法的计算成本与在大基组计算中使用的标准电荷混合方案相当。PC-DIIS 方法是规范不变的，这保证了其性能相对于 Kohn-Sham 轨道的任何酉变换均保持不变。我们证明 PC-DIIS 方法可被视为求解非线性问题的迭代特征求解器的一种扩展。我们将 PC-DIIS 方法用于加速具有杂化交换关联泛函的 Kohn-Sham 密度泛函理论计算，并展示了其相较于常用嵌套双层 SCF 迭代过程的优越性能。
引用
@article{arxiv.1708.06485,
title = {Projected Commutator DIIS Method for Accelerating Hybrid Functional Electronic Structure Calculations},
author = {Wei Hu and Lin Lin and Chao Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.06485},
year = {2017}
}