सिस्टम आकार के साथ घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत स्केल कैसे करता है?


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सैद्धांतिक रूप से, इलेक्ट्रॉनों की संख्या के साथ घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत (डीएफटी) गणना पैमाने पर करने का समय कैसे होता है? मुझे "विशिष्ट" डीएफटी कार्यान्वयन जैसे कि वीएएसपी, एबीआईएनआईटी, आदि में दिलचस्पी है, न कि ओ (एन) कोड।

जवाबों:


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सबसे सरल सही उत्तर यह है कि DFT । यह इस विचार से आता है कि आप अंततः हेमिल्टन को चुनावों की संख्या के आनुपातिक आयाम के साथ विकर्ण कर रहे हैं और विकर्ण तकनीकी रूप से O ( n 3 ) हैO(Ne3)O(n3)


वास्तव में, DFT चरणों का एक गुच्छा है और विभिन्न चरण अलग-अलग संदर्भों में दर-सीमित हैं। अगर हम खुद को प्लेन-वेव (PW) DFT (VASP, ABINIT, QE, और अन्य) तक सीमित रखते हैं, तो हम कुछ मजबूत बयान दे सकते हैं। पीडब्लू डीएफटी कोड के लिए समझने के लिए एक महत्वपूर्ण विचार यह है कि हैमिल्टन को कभी भी बड़े मैट्रिक्स के रूप में संग्रहीत नहीं किया जाता है; इसके बजाय, हैमिल्टन ऑपरेटर की कार्रवाई की गणना की जाती है और इसका इस्तेमाल आम तौर पर `घर के पुनरावृत्ति विकर्ण (संयुग्म ढाल, डैविडसन, आदि) में किया जाता है। ये विकर्ण औपचारिक रूप से , जहाँ M V हैमिल्टनियन की क्रिया की गणना करने की लागत है, लेकिन एक बड़े आत्म-सुसंगत एल्गोरिथ्म में उनकी भूमिका को देखते हुए, वे बहुत तेज़ी से प्रदर्शन करते हैं।O(neMV)MV

हैमिल्टन की कार्रवाई की गणना करने की प्रक्रिया एक दो चरणों में होती है:

  • O(nvlnnv)
  • O(nanp)O(nanpnv)
  • O(nanp)O(nanp2)

ne

O(ne2nv)

O(nenvlnnv)

nnvnpnanenvnanenp एक छोटा पूर्णांक है), लेकिन आप निश्चित संख्या में इलेक्ट्रॉनों (स्लैब / वायर जियोमेट्रीज में वैक्यूम को जोड़ने) या प्रोजेक्टर की संख्या को परमाणुओं और इलेक्ट्रॉनों (अधिक सटीक छद्म क्षमता का उपयोग करके) की संख्या बढ़ाने के साथ बढ़ा सकते हैं।

O(n2lnn)


क्या आपको वास्तव में पूर्ण eigendecomposition, या केवल स्पेक्ट्रम का एक छोटा सा हिस्सा चाहिए?
विक्टर लियू

O(ne)ne/2

आपके उत्तर के लिए धन्यवाद! क्या आप इस मुद्दे पर चर्चा करने या बेंचमार्क प्रदर्शन करने वाले किसी भी कागजात की सिफारिश कर सकते हैं?
मैक्स रादिन

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जी Kresse, कम्प्यूटेशनल सामग्री विज्ञान 6, 15 (1996) VASP के लिए मानक परिचय है; आप सेक्शन 6. आरएम मार्टिन, इलेक्ट्रॉनिक स्ट्रक्चर: बेसिक थ्योरी और प्रैक्टिकल मेथड्स (कैम्ब्रिज यूनिव प्र, 2004) से शुरू करना चाहते हैं, डीएफटी (प्लेन-वेव और अन्यथा) के लिए एक शानदार परिचय है, लेकिन शायद जटिलता के बारे में कम स्पष्ट है।
मैक्स हचिंसन
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