Заседание семинара "Высокопроизводительные вычисления" 19.11.2020 в 11-00. "Квантовохимические методы и их специфика как расчётных задач", Горбунов Дмитрий Евгеньевич

Квантовая химия - это область вычислительной квантовой физики, концентрирующаяся на расчётах электронной структуры и свойств химических систем, преимущественно молекулярных. Размерность уравнения Шрёдингера, описывающего такие системы,  растёт экспоненциально с ростом числа частиц (электронов), поэтому для практических применений в квантовой химии используется ряд нетривиальных упрощений и приближений, в результате которых получаются итоговые уравнения, которые являются нелинейными и нелокальными, что требует особого подхода при построении расчётных методов.
 
Цель настоящего доклада - рассказать о математической и технической стороне квантовой химии, обсудить, уделяя основное внимание алгоритмической стороне проблемы, основные популярные квантовохимические методы. Характерные задачи квантовой химии сильно отличаются от задач вычислительной геофизики, гидродинамики и теории упругости, поэтому представляется полезным познакомить аудиторию семинара со спецификой данной области.
 
В докладе будут рассмотрены общие идеи методов Хартри-Фока (HF), Кона-Шэма для теории функционала плотности (KS-DFT), методы конфигурационного взаимодействия (а именно Coupled Cluster), методы многоконфигурационного взаимодействия на примере CASSCF, а также технические сложности при их реализации и "узкие места". Также в докладе будут приведены примеры последних работ нашей группы (д.х.н. Нины Павловны Грицан и к.ф.-м.н. Виталия Георгиевича Киселева с сотрудниками), связанных с применением современных квантовохимических расчётных методов в различных физико-химических задачах: в частности, для расчета свойств новых магнитных и высокоэнергетических материалов.