2011 Fiscal Year Research-status Report
超高精度・超並列計算を可能とする数値積分に特化した新しい量子化学の構築
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23655019
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
立川 仁典 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 教授 (00267410)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| Keywords | 量子モンテカルロ法 / 経路積分法 / 並列アルゴリズム / 分子振動解析 / 二電子基底 |
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| Research Abstract |
これまで申請者は、水素原子核の量子揺らぎや陽電子系にも適用可能な量子多成分系分子理論を開発し、最近では陽電子化合物エネルギーの世界記録樹立といった成果を得た。本研究では、数値積分に特化した新しい量子化学の構築という、萌芽的研究課題に挑戦する。特に本年度は、分子振動解析の精密計算に絞った研究を実施した。 超高精度計算手法の開発： 分子振動を精密に解析するには、いわゆる化学的精度(kcal/mol)を超え分光学的精度(cm-1)の結果が求められる。そのための量子モンテカルロ法を基礎とした、理論手法の開発を行った。具体的には、非調和性の大きい系に対しても精密な分子振動解析が可能な振動状態理論の確立を目的に、量子モンテカルロ法による分子振動解析に必要不可欠な試行波動関数の最適化法の開発および実装を行った。変分モンテカルロ法と線形最適化法を用いた波動関数の最適化スキームを実装し、それを用いて水素分子の零点振動エネルギーを算出したところ、厳密解とほぼ同等の値を得ることができた。本年度開発・実装した最適化法は、二原子系のみならず一般的な多自由度系へも適用可能な汎用理論である。来年度は、本手法を多自由度系へと拡張し、それから得られる高精度試行波動関数と拡散モンテカルロ法を組み合わせることで、応用上重要な多原子分子の高精度分子振動解析を実現したい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
変分モンテカルロ法と線形最適化法を用いた波動関数の最適化スキームを実装し、それを用いて水素分子の零点振動エネルギーを算出したところ、厳密解とほぼ同等の値を得ることができた。さらに本年度開発・実装した最適化法は、一般的な多自由度系へも適用可能な汎用理論であるので、来年度は、より高精度試行波動関数と拡散モンテカルロ法を組み合わせることで、応用上重要な多原子分子の高精度分子振動解析を実現することが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、超高精度計算を実現していく。具体的には、変分モンテカルロ法と線形最適化法を用いた波動関数の最適化スキームを多自由度系へと拡張し、それから得られる高精度試行波動関数と拡散モンテカルロ法を組み合わせることで、応用上重要な多原子分子の高精度分子振動解析を実現したい。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
博士研究員（特任助手もしくは特任助教）を雇用することにより、並列化による高速化をお願いする予定である。
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