A diagonalization‐free optimization algorithm for solving Kohn–Sham equations of closed‐shell molecules

Autor: J. A. Berger, Martin Mrovec
Přispěvatelé: IT4Innovations - National Supercomputing Center [Ostrava], Technical University of Ostrava [Ostrava] (VSB), Groupe Méthodes et outils de la chimie quantique (LCPQ) (GMO), Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques (LCPQ), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques Laboratoire (LCPQ), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de recherche « Matière et interactions » (FeRMI), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Journal of Computational Chemistry
Journal of Computational Chemistry, Wiley, 2021, 42 (7), pp.492-504. ⟨10.1002/jcc.26472⟩
Journal of Computational Chemistry, 2021, 42 (7), pp.492-504. ⟨10.1002/jcc.26472⟩
ISSN: 0192-8651
1096-987X
DOI: 10.1002/jcc.26472⟩
Popis: A local optimization algorithm for solving the Kohn-Sham equations is presented. It is based on a direct minimization of the energy functional under the equality constraints representing the Grassmann Manifold. The algorithm does not require an eigendecomposition, which may be advantageous in large-scale computations. It is optimized to reduce the number of Kohn-Sham matrix evaluations to one per iteration to be competitive with standard self-consistent field (SCF) approach accelerated by direct inversion of the iterative subspace (DIIS). Numerical experiments include a comparison of the algorithm with DIIS. A high reliability of the algorithm is observed in configurations where SCF iterations fail to converge or find a wrong solution corresponding to a stationary point different from the global minimum. The local optimization algorithm itself does not guarantee that the found minimum is global. However, a randomization of the initial approximation shows a convergence to the right minimum in the vast majority of cases.
Databáze: OpenAIRE
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