日本高级科学技术研究所 用TurboRVB在变分蒙特卡罗水平上计算金刚石的声子色散
信用:来自JAIST的Kousuke Nakano 材料科学和凝聚态物理中计算研究的焦点和最终目标是精确求解薛定谔方程——描述电子在物质内部行为的基本方程(无需借助简化近似)
虽然实验当然可以提供对材料性质的有趣见解，但揭示潜在物理机制的往往是计算
然而，计算不需要依赖于实验数据，实际上可以独立进行，这种方法被称为“从头计算”
“密度泛函理论是这种方法的一个流行例子
对于大多数材料科学家和凝聚态物理学家来说，密度泛函计算是他们专业的基础
然而，尽管密度泛函理论是一种强有力的技术，但它在“强关联材料”——具有异常电子和磁性的材料——方面的成功有限
这些材料虽然本身有趣，但也具有技术上有用的特性，这一事实有力地推动了适合描述它们的从头开始框架
为此，一个被称为“从头量子蒙特卡罗”(QMC)的框架已经显示出相当大的希望，并且由于其优于密度泛函理论，有望成为下一代电子结构计算
然而，即使是QMC也很大程度上局限于能量和原子力的计算，限制了它在计算有用的材料性质方面的效用
现在，在发表在《物理评论B》(编辑建议)上的一项突破性研究中，科学家们基于一种方法将事情推向了下一个层次，这种方法允许他们将原子力评估中的统计误差减少两个数量级，并随后将计算速度加快104倍！“计算时间的急剧减少将极大地扩大QMC计算的范围，并能够对难以处理的材料的原子性质进行高度精确的预测，”日本高级科学技术研究所的助理教授中野寇介观察到
来自JAIST的Ryo Maezono教授
意大利SISSA国际高级研究学院的桑德罗·索拉勒和博士
托马索·莫里斯和教授
法国索邦大学的米歇尔·卡苏拉领导了这一开创性的成就
该团队应用他们开发的方法来计算钻石(一种典型的参考材料)的原子振动，作为概念验证，并表明结果与实验值一致
为了进行这些计算，他们使用了一台位于日本高级科学技术研究所(JAIST)高级计算基础设施研究中心的大型计算机Cray-XC40，以及位于日本RIKEN的另一台计算机
该团队使用了一个名为“涡轮VB”的QMC软件包，该软件包最初是由
索拉和教授
卡苏拉和后来由教授开发
中野和其他人一起，对金刚石进行了以前无法进行的声子色散计算，极大地扩展了它的范围
教授
中野期待QMC在材料信息学中的应用，该领域致力于利用信息科学和计算物理技术设计和研究新材料
“虽然目前管理信息系统的是离散傅立叶变换，但计算机性能的快速发展，如超大型超级计算机，将有助于QMC获得普及
在这方面，我们开发的方法将对设计具有现实应用的新材料非常有用，”一位乐观的Dr
中野
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