Дэвид Мэтью Сеперли (родился в 1949 г.) - физик- теоретик физического факультета Иллинойского университета в Урбане-Шампейн или UIUC. Он является мировым экспертом в области вычислений квантового Монте-Карло , метода вычислений, который, как известно, обеспечивает точные количественные результаты для задач многих тел, описываемых квантовой механикой.
Дэвид М. Сеперли | |
---|---|
Родившийся | 1 января 1949 г. |
Национальность | Американец |
Заголовок | Профессор физики |
Награды | Член Американского физического общества, член Американской академии искусств и наук. Избран членом Национальной академии наук. Мемориальная медаль Юджина Финберга. Премия имени Анизура Рахмана. |
Академическое образование | |
Образование | Б. С., Физика и Математика (1971) доктор философии, теоретическая физика (1976) |
Альма-матер | Корнельский университет Мичиганского университета |
Докторант | Джеффри Честер Малвин Калос |
Другие научные консультанты | Джоэл Лебовиц Берни Алдер Джон Бардин Энтони Леггетт |
Академическая работа | |
Учреждения | Иллинойсский университет |
Основные интересы | Квантовый Монте-Карло |
Жизнь, образование и карьера
Сеперли родился в Чарльстоне, штат Западная Вирджиния, США, в 1949 году и учился там в средней школе Джорджа Вашингтона. Он был студентом Атлантического колледжа в Уэльсе, Великобритания, получил степень бакалавра физики и математики в Мичиганском университете в Анн-Арборе в 1971 году и докторскую степень по теоретической физике в Корнельском университете в 1976 году. Его советниками были Джеффри Честер из Корнельского университета и Malvin Kalos в Курантовском институте в Нью - Йоркского университета . У него были постдокторские должности в Орсе, Франция, Нью-Йоркском университете и Университете Рутгерса , где он работал с Джоэлем Лебовицем над моделированием полимеров. Он был научным сотрудником в Национальном ресурс для вычислительной химии Национальной лаборатории Лоренса Беркли и Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора с 1978 по 1987 г. С 1987 г. он был профессором в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампань и сотрудник в Национальном Центр приложений суперкомпьютеров с 1987 по 2012 год. В своем развитии в качестве ведущего математика и вычислительного физика Сеперли имел ряд признанных наставников, многие из которых оказались его бывшими руководителями, такими как Джеффри Честер, Малвин Калос, Джоэл Лебовиц и Берни Алдер . В UIUC на него повлияли лауреаты Нобелевской премии по физике Энтони Леггетт и Джон Бардин .
Сеперли был женат на Перин Дэвис (1950–2015); у них трое детей.
Основные профессиональные вклады
Методы Чеперли превратили формулировку интегралов по путям квантовой механики сильно взаимодействующих систем многих частиц в точный инструмент для количественного объяснения свойств электронов в твердых телах, сверхтекучих жидкостях и других сложных квантовых системах. Его расчет с Берни Альдером уравнения состояния трехмерного электронного газа с использованием стохастического метода [1] [2] предоставил основные и окончательные исходные данные для численных приложений теории функционала плотности к электронным системам. Их совместная публикация - одна из самых цитируемых статей в Physical Review Letters . [ необходима цитата ] Обменно-корреляционный функционал Танатара-Сеперли [3] используется для двумерного электронного газа.
Сеперли не только применил точное отображение сверхтекучего 4He, полученного Фейнманом, на классические кольцевые полимеры, но и создал алгоритмы, позволяющие сделать интеграцию путей точным вычислительным инструментом для сравнения теории с экспериментом. Этот метод позволил выяснить сверхтекучесть в терминах числа витков и выявить глубокую связь между сверхтекучестью и бозе-эйнштейновской конденсацией . [4] Он вывел точное выражение для туннельного расщепления в сложных системах и, вычислив обмен в квантовых кристаллах, выяснил происхождение магнетизма в твердом 3He. [5] Он ввел метод ограниченного интеграла по путям для обработки статистики Ферми в многочастичных квантовых системах с конечной температурой [6] и применил этот метод к нормальной жидкости 3He и к водороду в экстремальных условиях, тем самым предсказав главный гюгонио сжатого дейтерия [5]. 7] в соответствии с экспериментами с ударными волнами .
Чеперли является пионером новых методов стохастических вычислений квантовых систем: вариационные методы Монте-Карло для фермионов, [8] приближение фиксированного узла и методы узлового высвобождения, использование шагов Метрополиса для обеспечения обратимости в приближенных функциях Грина, [9] разработка метода диффузионного Монте-Карло (DMC) с выборкой по важности , который в значительной степени вытеснил другие методы, использование усредненных по скручиванию граничных условий для уменьшения систематических ошибок размера [10], распространение DMC на системы с нарушенной симметрией обращения времени , фиксированная фазовый метод. [11] Это важные составляющие, позволяющие сделать методы количественными и точными. Ceperley также представил и разработал связанный электрон-ионный Монте-Карло, метод моделирования из первых принципов для выполнения статистических расчетов квантовых ядер с конечной температурой с использованием электронных энергий [12] и установил фазовый переход первого рода при переходе металл-диэлектрик. жидкого водорода. [13]
Ричард Мартин и Сеперли начали серию ежегодных семинаров «Последние разработки в методах электронной структуры» [14] в 1989 году. Сеперли также был организатором летних школ по вычислительному материаловедению. Видеозаписи лекций Сеперли [15] по квантовым методам Монте-Карло можно найти на YouTube.
Избранные награды и награды
Новаторская работа Сеперли по разработке и применению метода интеграла по траекториям Монте-Карло для квантовых систем многих тел , таких как сверхтекучий гелий и водород в экстремальных условиях , была признана несколькими организациями, в том числе членом Американского физического общества (1992), организацией Eugene Мемориальная медаль Финберга [16] за физику многих тел (1994), премия Анисура Рахмана за вычислительную физику Американского физического общества (1998), член Американской академии искусств и наук (1999) и избранный член США Национальная академия наук (2005). Он стал профессором-основателем инженерии (2006 г.), профессором Центра перспективных исследований (2009 г.) и профессором Blue Waters (2014 г.) в Иллинойском университете Урбана-Шампейн. Он был удостоен премии Берни Альдера от CECAM (Лозанна, Швейцария) в 2016 году.
Рекомендации
- ^ Ceperley, D. (1 сентября 1978). «Основное состояние фермионной однокомпонентной плазмы: исследование Монте-Карло в двух и трех измерениях». Physical Review B . Американское физическое общество (APS). 18 (7): 3126–3138. Bibcode : 1978PhRvB..18.3126C . DOI : 10.1103 / Physrevb.18.3126 . ISSN 0163-1829 .
- ^ Ceperley, DM; Олдер, Би Джей (18 августа 1980 г.). «Основное состояние электронного газа стохастическим методом» . Письма с физическим обзором . Американское физическое общество (APS). 45 (7): 566–569. Bibcode : 1980PhRvL..45..566C . DOI : 10.1103 / physrevlett.45.566 . ISSN 0031-9007 .
- ^ Танатар, Б .; Сеперли, DM (15 марта 1989 г.). «Основное состояние двумерного электронного газа». Physical Review B . Американское физическое общество (APS). 39 (8): 5005–5016. Bibcode : 1989PhRvB..39.5005T . DOI : 10.1103 / Physrevb.39.5005 . ISSN 0163-1829 . PMID 9948889 .
- ^ Сеперли, DM (1 марта 1995 г.). «Интегралы по траекториям в теории конденсированного гелия». Обзоры современной физики . Американское физическое общество (APS). 67 (2): 279–355. Bibcode : 1995RvMP ... 67..279C . DOI : 10,1103 / revmodphys.67.279 . ISSN 0034-6861 .
- ^ Ceperley, DM; Джакуччи, Г. (20 апреля 1987 г.). «Расчет обменных частот в ОЦК 3 He методом интеграла по путям Монте-Карло». Письма с физическим обзором . Американское физическое общество (APS). 58 (16): 1648–1651. Bibcode : 1987PhRvL..58.1648C . DOI : 10.1103 / physrevlett.58.1648 . ISSN 0031-9007 . PMID 10034498 .
- ^ Сеперли, DM (13 июля 1992 г.). «Интегральные расчеты по траекториям нормальной жидкости 3 He». Письма с физическим обзором . Американское физическое общество (APS). 69 (2): 331–334. Bibcode : 1992PhRvL..69..331C . DOI : 10.1103 / physrevlett.69.331 . ISSN 0031-9007 . PMID 10046646 .
- ^ Милицер, Б .; Сеперли, DM (28 августа 2000 г.). «Расчет гюгонио дейтерия методом Монте-Карло с интегралом по траекториям». Письма с физическим обзором . Американское физическое общество (APS). 85 (9): 1890–1893. arXiv : физика / 0001047 . Bibcode : 2000PhRvL..85.1890M . DOI : 10.1103 / physrevlett.85.1890 . ISSN 0031-9007 . PMID 10970640 . S2CID 16423777 .
- ^ Ceperley, D .; Chester, GV; Калос, MH (1 сентября 1977 г.). «Моделирование методом Монте-Карло исследования многих фермионов». Physical Review B . Американское физическое общество (APS). 16 (7): 3081–3099. Bibcode : 1977PhRvB..16.3081C . DOI : 10.1103 / Physrevb.16.3081 . ISSN 0556-2805 .
- ^ Рейнольдс, Питер Дж .; Сеперли, Дэвид М .; Alder, Berni J .; Лестер, Уильям А. (1982). «Квантовый Монте-Карло с фиксированными узлами для молекул». Журнал химической физики . Издательство AIP. 77 (11): 5593–5603. DOI : 10.1063 / 1.443766 . ISSN 0021-9606 .
- ^ Lin, C .; Zong, FH; Сеперли, DM (18 июня 2001 г.). «Усредненные по твисту граничные условия в континуальных квантовых алгоритмах Монте-Карло». Physical Review E . 64 (1): 016702. arXiv : cond-mat / 0101339 . Bibcode : 2001PhRvE..64a6702L . DOI : 10.1103 / physreve.64.016702 . ISSN 1063-651X . PMID 11461437 . S2CID 8494735 .
- ^ Ортис, G .; Ceperley, DM; Мартин, РМ (25 октября 1993 г.). «Новый стохастический метод для систем с нарушенной симметрией относительно обращения времени: 2D-фермионы в магнитном поле». Письма с физическим обзором . Американское физическое общество (APS). 71 (17): 2777–2780. Bibcode : 1993PhRvL..71.2777O . DOI : 10.1103 / physrevlett.71.2777 . ISSN 0031-9007 . PMID 10054773 .
- ^ Ceperley, DM; Дьюинг, М. (22 мая 1999 г.). «Метод штрафа за случайные блуждания с неопределенными энергиями». Журнал химической физики . 110 (20): 9812–9820. arXiv : физика / 9812035 . Bibcode : 1999JChPh.110.9812C . DOI : 10.1063 / 1.478034 . ISSN 0021-9606 . S2CID 8091933 .
- ^ Моралес, Массачусетс; Pierleoni, C .; Schwegler, E .; Сеперли, DM (21 июня 2010 г.). «Доказательства перехода жидкость-жидкость первого порядка в водороде под высоким давлением из неэмпирического моделирования» . Труды Национальной академии наук . 107 (29): 12799–12803. DOI : 10.1073 / pnas.1007309107 . ISSN 0027-8424 . PMC 2919906 . PMID 20566888 .
- ^ "Последние разработки в электронной структуре | Центр расчета материалов" . Mcc.uiuc.edu. 3 апреля 2014 . Проверено 20 мая 2014 .
- ^ «Мастерские ЦУП» . Проверено 20 мая 2014 года - через YouTube.
- ^ «Недавний прогресс во многих теориях тела» . Indiana.edu . Проверено 20 мая 2014 .
Внешние ссылки
- [1] Последние разработки семинара по электронной структуре
- [2] Лекции Чеперли на YouTube
- [3] Мемориальная медаль Финберга
- [4] Приз Берни Дж. Алдера CECAM