旋轨耦合效应（Spin-Orbit Coupling, SOC）是相对论量子力学中的一个核心现象，已被广泛应用于现代磁记录介质或拓扑材料。

近日，我中心高性能部在旋轨耦合效应的定量计算中取得进展。旋轨耦合的可靠计算依赖于对待计算体系强关联效应、相对论效应的精准描述。针对这一难点，研究团队将自研的基于密度矩阵重正化群(DMRG) 参考态重构、外收缩多参考(ecMRCI)动态相关处理和自旋-轨道耦合(SOC)计算结合起来，实现了 DMRG2sCI-ecMR-SOC 计算方案的流程化，基于高性能计算深度优化、实现了基于现代异构 HPC 集群的高效计算。

DMRG2sCI-ecMR-SOC 计算流程示意图

研究中提出了物理启发的核函数优化策略 PIKO (Physics-Informed Kernel Optimization) 和并行优化策略 PIPO (Physics-Informed Parallel Optimization)。研究还开展了针对稀土铋Tb离子电子态能级、典型强关联核磁分子TiF3的磁特性 g 张量的计算，其结果与实验数据符合良好，并大幅优于文献报道的密度泛函方案DFT的计算结果。

物理启发的软硬件协同优化示意图

相关研究成果被美国化学会 The Journal of Physical Chemistry Letters 接收，同时被收录至“Future Leaders in Physical Chemistry”专刊。论文共同第一作者为我中心博士生靳润锋、硕士生李宸。

该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项等资助，并得到山东大学合作科研人员的支持和帮助。相关计算主要依托“东方”和“元”高性能计算集群完成。

相关链接：Scalable and Physics-Informed Multi-Reference Implementation with Spin-Orbit Couplings via Modern HPC Clusters. Runfeng Jin#, Chen Li#, Xinyu Sun, Wenhao Liang, Lianhua He, Haibo Ma, Jun-Bo Lu*, Zhong Jin*, and Yingjin Ma*.The Journal of Physical Chemistry Letters, https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.6c01503.

责任编辑：郎杨琴