TurboRVB:基于量子蒙特卡罗的从头算电子模拟多体工具包
计算物理
2020-06-02 v2 材料科学
强关联电子
化学物理
摘要
TurboRVB是一个用于分子和体相电子系统的从头算量子蒙特卡罗(QMC)模拟的计算软件包。该代码实现了两类成熟的QMC算法:变分蒙特卡罗(VMC),以及以其稳健且高效的格点正则化变体实现的扩散蒙特卡罗。该代码的一个关键特性是可使用强关联多体波函数。电子波函数(WF)是通过将一个Jastrow因子(考虑动力学关联)作用于最一般的均值场基态而获得的,该基态写为具有自旋单态配对的反对称双粒子乘积,或写为包含单态和三重态关联的Pfaffian。该波函数可视为所谓共振价键(RVB)拟设的高效实现,该拟设分别由L. Pauling和P. W. Anderson在量子化学和凝聚态物理中首次提出。TurboRVB中实现的RVB拟设具有很大的变分自由度,包括作为其最简单但非平凡情形的Jastrow关联Slater行列式。此外,它具有保持可承受计算成本的显著优势,该成本与评估单个Slater行列式所花费的成本成正比。该代码实现了伴随算法微分,使得能够非常高效地评估能量导数,包括离子力。因此,人们可以在VMC水平上执行结构优化和正则NVT系综中的分子动力学。对于电子部分,借助最先进的用于能量最小化的随机算法,实现了完整的WF优化。该代码已通过使用混合MPI-OpenMP协议得到有效并行化,这也是利用现代GPU加速器的计算能力的理想环境。
引用
@article{arxiv.2002.07401,
title = {TurboRVB: a many-body toolkit for {\it ab initio} electronic simulations by quantum Monte Carlo},
author = {Kousuke Nakano and Claudio Attaccalite and Matteo Barborini and Luca Capriotti and Michele Casula and Emanuele Coccia and Mario Dagrada and Claudio Genovese and Ye Luo and Guglielmo Mazzola and Andrea Zen and Sandro Sorella},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.07401},
year = {2020}
}
备注
41 pages, 21 figures, 3 tables