自旋作為電子的基本屬性之一，對分子和固體的電子結(jié)構(gòu)起著至關(guān)重要的作用。在Kohn-Sham密度泛函理論(KS-DFT)框架下，對自旋相關(guān)電子結(jié)構(gòu)的模擬難點(diǎn)主要在于自洽場 (SCF) 迭代中的收斂問題，以及高度依賴于交換關(guān)聯(lián)泛函的模擬精度。雜化泛函由于包含了一部分Hartree-Fock理論中的精確電子交換能，往往比局域和半局域泛函有更高的精度，但昂貴的計(jì)算代價(jià)使其難以應(yīng)用到大規(guī)模體系。

我中心運(yùn)行與應(yīng)用服務(wù)室對中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了持續(xù)的技術(shù)支持，保障用戶在“東方”超級計(jì)算系統(tǒng)上進(jìn)行算法的創(chuàng)新與擴(kuò)展。基于非限制和非共線自旋 KS-DFT中的雜化泛函提出了兩種新的 ACE-ISDF 算法，適合研究大規(guī)模體系的自旋電子結(jié)構(gòu)，并已集成到用戶團(tuán)隊(duì)開發(fā)的第一性原理高性能并行計(jì)算軟件KSSOLV中。與標(biāo)準(zhǔn)方法相比，ACE-ISDF 算法在保持高精度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)數(shù)量級的加速，保證了 SCF 過程的收斂性，并且加速比隨著體系規(guī)模的增加而增加。計(jì)算結(jié)果表明，與局域和半局域泛函相比，自旋 DFT 中的雜化泛函計(jì)算不僅可以得到準(zhǔn)確的電子結(jié)構(gòu)，還可以獲得準(zhǔn)確的鐵磁半導(dǎo)體磁序溫度。

低秩近似算法用于自旋密度泛函理論加速計(jì)算居里溫度

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