HΦとは

実験と理論の直接比較・数値計算手法開発促進を目指して

量子格子模型の数値厳密対角化法は、量子多体問題、とくに強相関電子系の数値的研究を行う際の最も基本的な手法です。西森秀稔教授(東京工業大学) が開発された量子スピン模型に対する先駆的な数値対角化パッケージTITPACK[1]は、その公開以来20年以上にわたって幅広いユーザーに利用されてきました。 HΦはTITPACK に代わる並列計算機対応数値対角化パッケージを目指して開発されました。遍歴電子系を含む幅広い量子格子模型に柔軟に適用でき,さらに高並列に対応するソフトウェアです。ランチョス法による基底状態計算、熱的純粋量子状態を利用した比熱・帯磁率の温度依存性計算が可能で、シフト型クリロフ部分空間ライブラリKωを用いた動的グリーン関数の計算や実時間発展の計算も可能です。

[1] https://sites.google.com/view/nishimori/titpack_v2

利用環境

Unix/Linux上で要コンパイル

東京大学物性研究所スーパーコンピューターシステムB「sekirei」、システムC「enaga」 Linux PC + intelコンパイラ、Linux PC + gcc、Mac + gcc、Mac + intelコンパイラ 物性研システムB「sekirei」,システムC「enaga」にはHΦがプリインストール済み。 利用方法に関する詳細はこちらを参照。
プレインストール済みの環境:
東京工業大学 学術国際情報センター 名古屋大学　情報基盤センター 九州大学　情報基盤研究開発センター 詳細は以下のページにあります。 http://www.hpci-office.jp/pages/appli_hphi

対象となる物質・モデル

ハバード模型, ハイゼンベルグ模型, 近藤格子模型, キタエフ模型, キタエフ-ハイゼンベルグ模型, 多軌道ハバード模型

求められる物理量

比熱, 磁化率, 磁化, 基底エネルギー, 自由エネルギー, 構造因子

手法

Lanczos法, 熱的純粋量子状態, 厳密対角化, CG法, 完全対角化法

並列化対応

MPI/OpenMPハイブリッド並列に対応。 ver. 3.1より完全対角化法でGPGPUが使用可能(MAGMAライブラリを利用)。

開発者

  • 山地洋平(東京大学 大学院工学系研究科)
  • 三澤貴宏(東京大学 物性研究所)
  • 吉見一慶(東京大学 物性研究所)
  • 河村光晶(東京大学 物性研究所)
  • 本山裕一(東京大学 物性研究所)
  • 井戸康太(東京大学 物性研究所)
  • 藤堂眞治(東京大学 大学院理学系研究科)
  • 川島直輝(東京大学 物性研究所)
 

ライセンス

GNU GPL version 3 本ソフトウェアは2015年度 東京大学物性研究所 ソフトウェア高度化プロジェクトの支援を受け開発されました。HΦを引用する際には、以下の文献を引用してください。

“Update of HΦ: Newly added functions and methods in versions 2 and 3”, Kota Ido, Mitsuaki Kawamura, Yuichi Motoyama, Kazuyoshi Yoshimi, Youhei Yamaji, Synge Todo , Naoki Kawashima, Takahiro Misawa, Computer Physics Communications 298, 109093 (2024). Bibtex: 
@article{IDO2024109093,
title = {Update of HΦ: Newly added functions and methods in versions 2 and 3},
journal = {Computer Physics Communications},
volume = {298},
pages = {109093},
year = {2024},
issn = {0010-4655},
doi = {https://doi.org/10.1016/j.cpc.2024.109093},
url = {https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001046552400016X},
author = {Kota Ido and Mitsuaki Kawamura and Yuichi Motoyama and Kazuyoshi Yoshimi and Youhei Yamaji and Synge Todo and Naoki Kawashima and Takahiro Misawa}
}
“Quantum lattice model solver HΦ”, M. Kawamura, K. Yoshimi, T. Misawa, Y. Yamaji, S. Todo, and N. Kawashima, Computer Physics Communications 217, 180 (2017). Bibtex: 
@article{KAWAMURA2017180,
title = {Quantum lattice model solver HΦ},
journal = {Computer Physics Communications},
volume = {217},
pages = {180-192},
year = {2017},
issn = {0010-4655},
doi = {https://doi.org/10.1016/j.cpc.2017.04.006},
url = {https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010465517301200},
author = {Mitsuaki Kawamura and Kazuyoshi Yoshimi and Takahiro Misawa and Youhei Yamaji and Synge Todo and Naoki Kawashima}
}