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  Efficient All-electron Hybrid Density Functionals for Atomistic Simulations Beyond 10,000 Atoms

Kokott, S., Merz, F., Yao, Y., Carbogno, C., Rossi, M., Havu, V., Rampp, M., Scheffler, M., & Blum, V. (in preparation). Efficient All-electron Hybrid Density Functionals for Atomistic Simulations Beyond 10,000 Atoms.

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基本情報

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アイテムのパーマリンク: https://hdl.handle.net/21.11116/0000-000F-1B3A-3 版のパーマリンク: https://hdl.handle.net/21.11116/0000-000F-23BC-6
資料種別: 成果報告書

ファイル

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:
2403.10343v1.pdf (プレプリント), 5MB
ファイルのパーマリンク:
https://hdl.handle.net/21.11116/0000-000F-23BB-7
ファイル名:
2403.10343v1.pdf
説明:
-
OA-Status:
Green
閲覧制限:
公開
MIMEタイプ / チェックサム:
application/pdf / [MD5]
技術的なメタデータ:
著作権日付:
-
著作権情報:
arXiv:2403.10343v1 [cond-mat.mtrl-sci] 15 Mar 2024]

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作成者

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 作成者:
Kokott, Sebastian1, 著者                 
Merz, Florian, 著者
Yao, Yi, 著者
Carbogno, Christian1, 著者                 
Rossi, Mariana, 著者
Havu, Ville, 著者
Rampp, Markus, 著者
Scheffler, Matthias1, 著者                 
Blum, Volker, 著者
所属:
1NOMAD, Fritz Haber Institute, Max Planck Society, ou_3253022              

内容説明

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キーワード: -
 要旨: Hybrid density functional approximations (DFAs) offer compelling accuracy for ab initio electronic-structure simulations of molecules, nanosystems, and bulk materials, addressing some deficiencies of computationally cheaper, frequently used semilocal DFAs. However, the computational bottleneck of hybrid DFAs is the evaluation of the non-local exact exchange contribution, which is the limiting factor for the application of the method for large-scale simulations. In this work, we present a drastically optimized resolution-of-identity-based real-space implementation of the exact exchange evaluation for both non-periodic and periodic boundary conditions in the all-electron code FHI-aims, targeting high-performance CPU compute clusters. The introduction of several new refined Message Passing Interface (MPI) parallelization layers and shared memory arrays according to the MPI-3 standard were the key components of the optimization. We demonstrate significant improvements of memory and performance efficiency, scalability, and workload distribution, extending the reach of hybrid DFAs to simulation sizes beyond ten thousand atoms. As a necessary byproduct of this work, other code parts in FHI-aims have been optimized as well, e.g., the computation of the Hartree potential and the evaluation of the force and stress components. We benchmark the performance and scaling of the hybrid DFA based simulations for a broad range of chemical systems, including hybrid organic-inorganic perovskites, organic crystals and ice crystals with up to 30,576 atoms (101,920 electrons described by 244,608 basis functions).

資料詳細

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言語: eng - English
 日付: 2024-03-15
 出版の状態: 不明
 ページ: 35
 出版情報: -
 目次: -
 査読: -
 識別子(DOI, ISBNなど): arXiv: 2403.10343v1
URI: https://arxiv.org/abs/2403.10343v1
 学位: -

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