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将多GPU加速度的功率利用为量子交互计算内核程序
摘要：我们报告了一种新的多GPU从头算，hartree- fock/密度功能理论实现将整体化为开源量子相互作用计算内核（快速）程序。详细介绍了电子排斥积分的负载平衡算法和多个GPU之间的交换相关性。进行了多达四个GPU节点进行的基准测试研究，每个节点包含四个NVIDIA V100-SXM2型GPU表明，我们的实力能够实现出色的载荷平衡和高平行的效率。对于代表性的培养基到大蛋白/有机分子系统，观察到的平行官方率在Kohn- -假基质形成中保持在82％以上，而对于核梯度计算，则保持高于90％。在所有经过测试的情况下，NVIDIA A100，P100和K80平台上的加速度也已经实现了高于68％的平行官方，这为大规模的初始电子结构计算铺平了道路。
OH-EPICAP：一种评估一种健康流行病学监测能力和能力的半定量工具
，包括John [18]，Reˇsetnjak [27]和Kohn [20]，它具有许多重要的应用，特别是弹性结构的薄膜限制[14，15]。关于这个结果的了不起的事情之一是，这是关于古典数学对象的一个惊人事实，数百年前可以理解。许多作品扩展了上述结果（1），以覆盖比k =（n）的各种较大类的矩阵。Chaudhuri和Méuller[8]以及后来的de Lellis和Sz´ekelyhidi [10]考虑了一组形式k = so（n）a so（n）a so（n）b，其中a和b从matos [25]的意义上a和b强烈不相容。faraco和张[13]证明了k = m·so（n）的类似定量刚度结果，其中m so（0， +∞）是紧凑的。在（1）的左侧还需要包括mobius变换的梯度，并且积分位于较小的子集ω'⊂⊂Ω上。最近已通过勒克豪斯和Zemas [24]获得了在球体上定义的地图的相似结果。（1）的最佳常数由[22]中的Lewicka和Méuller研究。我们的主要结果是对[14]的定量刚度估计值的最佳概括，在紧凑的连接的子手机k⊂r 2×2没有边界的情况下。
电子密度：量子计算的忠诚见证人
在这项研究中，我们使用量子计算来证明分子的电子密度的评估。我们还建议电子密度可以是未来量子计算的有效验证工具，这可能证明是用常规量子化学解决方案可以解决的。电子密度的研究对于化学，物理学和材料科学的几种范围是核心。Hohenberg - Kohn定理规定电子密度是电子系统的基态特性。1通过Hellmann - Feynman定理，2个电子密度提供了有关分子内作用的力的信息。 3,4是物理科学中最丰富的可观察物之一，5-10密度奠定了密度功能理论（DFT）的基础，这是一种预测许多电子系统特性的形式主义。 11作为实验是真理的仲裁者，降压oen随着电子密度而停止。 重要的是，电子密度可以从X射线差异和散射数据的重构中重建，例如9使用，例如 ，多极模型，5 - 8,10 X射线约束波函数，12或最大熵方法。 13我们工作的一个动机是1通过Hellmann - Feynman定理，2个电子密度提供了有关分子内作用的力的信息。3,4是物理科学中最丰富的可观察物之一，5-10密度奠定了密度功能理论（DFT）的基础，这是一种预测许多电子系统特性的形式主义。11作为实验是真理的仲裁者，降压oen随着电子密度而停止。电子密度可以从X射线差异和散射数据的重构中重建，例如9使用，例如，多极模型，5 - 8,10 X射线约束波函数，12或最大熵方法。13我们工作的一个动机是
原始发表论文的引文（记录版本）：Skogh, M., Barucha-Dobrautz, W., Lolur, P. et al (2023). The electronic density: a fideli
在本研究中，我们展示了如何使用量子计算来评估分子的电子密度。我们还认为电子密度可以成为未来量子计算的有力验证工具，而传统量子化学可能无法解决这一问题。电子密度研究是化学、物理学和材料科学等多个领域的核心。霍恩伯格-科恩定理规定，电子密度唯一地定义了电子系统的基态特性。1通过赫尔曼-费曼定理，2电子密度提供了分子内作用力的信息。3,4作为物理科学中信息最丰富的可观测量之一，5-10密度为密度泛函理论 (DFT) 奠定了基础，DFT 是一种预测多电子系统特性的形式化方法。11由于实验是真理的仲裁者，所以责任通常落在电子密度上。重要的是，电子密度可以通过细化X射线衍射和散射数据来重建，9例如使用多极模型、5-8、10X射线约束波函数12或最大熵方法。13我们工作的一个动机是
走向量子计算机的密度泛函理论？
量子计算机已显示出解决传统计算机目前无法解决的特定问题的潜力，但它们在比传统计算机更快地解决工业问题方面仍处于起步阶段[1,2]。量子计算机的近期应用之一是量子化学（见参考文献[3-7]及其参考文献），其重点是波函数理论（WFT），旨在对电子结构问题进行数值精确解。虽然量子相位估计（QPE）算法原则上能够完全解决该问题[8-12]，但所需的电路深度阻碍了它们在嘈杂的中尺度量子（NISQ）时代的应用[13]。因此，人们开发出了更有效的算法，例如量子随机漂移协议 [ 14 ] ，或使用幺正函数的线性组合和量子比特化形式直接模拟哈密顿量 [ 15 – 18 ] 。为了更适应 NISQ 时代，人们专门设计了几种变分量子算法（混合量子-经典），用于制备基态 [ 19 – 23 ] 和最近的激发态 [ 24 – 26 ] ，并计算原子力和分子特性 [ 27 – 30 ] 。然而，尽管量子计算机宣布了指数级的加速，但何时才能真正在实践中实现实际的量子优势仍不清楚，而且在不久的将来期待任何有重大影响的应用都是困难的 [ 31 – 34 ] 。事实上，量子算法在量子化学中的应用仍然受到可负担系统规模的限制，因为系统的大小决定了所需的量子比特数。尽管量子设备上的量子比特数有望迅速增加，但未来几年预计还不会出现能够处理真实量子化学系统的稳定机器。在 NISQ 时代的噪声量子计算机中，高精度结果是难以实现的，对于具有重大社会和工业影响的相关应用来说，对化学精度的追求仍然是一条漫长的道路。目前，对化学、凝聚态物理甚至生物学等大型系统的经典计算主要依赖于密度泛函理论 (DFT) [ 35 , 36 ]，由于它仅相对于系统尺寸以立方倍数缩放，因此不能预先预期其具有量子优势。相反，最近的研究重点是利用矩阵积态、机器学习和量子计算机构建精确的交换关联 (XC) 密度泛函，而这种密度泛函的精确确定是 QMA 难题 [37]。人们还研究了如何解决 Kohn-Sham 势反演问题，其中在量子计算机上测量随时间演化的多体系统的密度 [44-46]。其他有趣的工作分别将 DFT 及其时间相关版本的 Hohenberg-Kohn 定理和 Runge-Gross 定理推广到量子比特哈密顿量，从而有可能将量子计算中的多体可观测量近似为密度的单量子比特量函数 [ 47 , 48 ]。但上述工作均未旨在解决量子计算机上的 Kohn-Sham (KS) 非相互作用问题。只有少数尝试在量子计算机上执行平均场近似，例如在 12 量子比特平台上具有里程碑意义的 Hartree-Fock 实验 [ 49 ]，或在量子退火器上计算单粒子密度矩阵 [ 50 ]。在这两种情况下，都没有预见到实际的量子优势。因此，DFT 仍然应用于经典计算机，尽管有时通过使用嵌入策略在量子计算机上与 WFT 结合 [ 6 , 51 , 52 ]。在这项工作中，我们研究了使用数字量子计算机扩展 DFT 等平均场型方法的好处。讨论了一种可能的量子优势，即 KS 汉密尔顿量与辅助相互作用汉密尔顿量之间的反直觉映射，以计算基础表示，这与几十年来的做法相反。有了这种新的编码，在某些理想情况下，平均场型汉密尔顿量可以在量子计算机上以指数级的速度得到解决，类似于相互作用汉密尔顿量。
RSC 进展
利用密度泛函理论 (DFT) 方法（即多体系统 Kohn-Sham 状态方程的量子力学处理）计算了 Bi 2 LaO 4 I 的各种性质。40,41 对于计算，我们使用了 WIEN2k 代码，这是一个增强平面波加局域轨道程序。42,43 考虑到电子交换关联函数，标准广义梯度近似 (GGA) Perdew-Burke-Ernzerhof 已用于参数化。44 除此之外，修改后的 Becke-Johnson (mBJ) 势已用于带隙估计。45 在整个布里渊区 (BZ) 中使用由一组 600 k 点生成的 11 11 4 k 网格，这对应于不可约 BZ 中的 63 个 k 点。自洽计算采用能量收敛标准 10 5 Ry 和电荷收敛标准 10 4 e 实现。弹性性质采用四方对称 IRelast 程序包计算。26 传输系数采用 BoltzTraP 计算，46 其在恒定弛豫时间近似 (CRTA) 和刚性带近似 (RBA) 下的玻尔兹曼半经典方程下工作。47,48
层状钙钛矿 Bi2LaO4I 的结构稳定性、电子、光学和热电特性
利用密度泛函理论 (DFT) 方法（即多体系统 Kohn-Sham 状态方程的量子力学处理）计算了 Bi 2 LaO 4 I 的各种性质。40,41 对于计算，我们使用了 WIEN2k 代码，这是一个增强平面波加局域轨道程序。42,43 考虑到电子交换关联函数，标准广义梯度近似 (GGA) Perdew-Burke-Ernzerhof 已用于参数化。44 除此之外，修改后的 Becke-Johnson (mBJ) 势已用于带隙估计。45 在整个布里渊区 (BZ) 中使用由一组 600 k 点生成的 11 11 4 k 网格，这对应于不可约 BZ 中的 63 个 k 点。自洽计算采用能量收敛标准 10 5 Ry 和电荷收敛标准 10 4 e 实现。弹性性质采用四方对称 IRelast 程序包计算。26 传输系数采用 BoltzTraP 计算，46 其在恒定弛豫时间近似 (CRTA) 和刚性带近似 (RBA) 下的玻尔兹曼半经典方程下工作。47,48
数学研讨会 div>
1。L. Lovasz 2。P. Erdos 3。A. Tijdeman 4。A.促销5。F.长期6。H. Bauer 7。V. V. V. 8。B. Corps 9。J.种子10。V. G. CAC 11。Q.选择12。D. J.A. Welsh 13。J. G. Thompson 14。 H.口语15。 S.库克16。 K. Mehlhorn 17。 S. Todorcevic 18。 J. J. Kohn19。 C. Thomassen 20。 A. Borel 21。 N. Alon 22。 输入几个变量，1996年3月15日26。 Peter J. Cameron-免费套装，1996年5月28日27。 M. Laczcovich 28。 浏览Mandelbrot-免费套装，1996年11月21日29。 David Preissa Jan Nekovar 1997J. G. Thompson 14。H.口语15。S.库克16。K. Mehlhorn 17。S. Todorcevic 18。J. J. Kohn19。C. Thomassen 20。A. Borel 21。N. Alon 22。输入几个变量，1996年3月15日26。Peter J. Cameron-免费套装，1996年5月28日27。M. Laczcovich 28。浏览Mandelbrot-免费套装，1996年11月21日29。David Preissa Jan Nekovar 1997David PreissaJan Nekovar 1997Jan Nekovar1997
多动症患者的灵活奖励学习受损与腹侧纹状体和顶叶皮质强化敏感性和神经信号减弱有关
个人如何从正面和负面的奖励反馈中学习并据此做出决策，可以通过强化学习的计算模型形式化（Sutton and Barto 1998）。RL 模型的核心是奖励预测误差 (RPE)，它反映了已实现奖励和预期奖励之间的差异。从神经上讲，预测误差由中脑多巴胺的阶段性释放发出信号（Hollerman and Schultz 1998，Schultz 2013），同时纹状体和其他大脑区域的神经活动也相应出现（Pine, Sadeh et al. 2018）。人类功能性神经影像学研究报告了中脑、纹状体和几个皮质区域中 RPE 的相关性（O'Doherty, Dayan et al. 2004，D'Ardenne, McClure et al. 2008，Daw, Gershman et al. 2011，Deserno, Huys et al. 2015）。 RL 神经行为相关性的个体差异确实与人类多种多巴胺测量方法有关，包括药理学操作（Pessiglione、Seymour 等人 2006 年、Westbrook、van den Bosch 等人 2020 年、Deserno、Moran 等人 2021 年）、神经化学正电子发射断层扫描 (PET)（Deserno、Huys 等人 2015 年、Westbrook、van den Bosch 等人 2020 年、Calabro、Montez 等人 2023 年）和特定基因型（Frank、Moustafa 等人 2007 年、Dreher、Kohn 等人 2009 年）。
一种基于DFTB的电子 - Phonon耦合的方法Cal
[3]，ATK [4]，Quantum Espresso [5，6]，EPW [7]，Per-Turbo [8]）并稳步增加硬件资源。对于单位细胞中有大量原子的系统，例如共价有机框架（COFS）[9]，使用AB ITIBL方法仍然具有挑战性。尤其是在需要对许多此类材料进行高通量筛选的情况下，需要替代方法。密度的功能紧密结合（DFTB）[10]是一种方法，因为它有效地降低了密度功能理论（DFT）的复杂性，将Kohn – Sham方程式施加到紧密结合形式中。该方法现在富含扩展[11]，并已成功地用于研究各种材料的电子和结构特性。一个非详尽的列表包括有机聚合物，COF [12]和生物分子系统[13]，过渡金属氧化物（Tio 2 [14]，Zno [15]），MOS 2膜和纳米结构[16]，Gra-Phene缺陷[17]和Allotropes。它专门用于研究几种无机材料（Si，SiC，Ag，au，Fe，Mg，Mg）的纳米颗粒和纳米棒的结构和电子，对于DFT计算，其大小不可行。Green的DFTB功能扩展已用于研究弹道性纳米结构中的电子和声子传输[18]。在这项贡献中，我们关注放松时间近似中的Boltzmann转移理论。为此，我们首先从一般的非正交紧密结合的汉顿（Ham-iLtonian）开始得出电子 - 音波耦合的表达。因此，我们的结果适用于DFTB和其他