In this dissertation, the development and acceleration of quantum chemistry package(ACE-Molecule) based on Lagrange-sinc basis function are discussed. Also, newly proposed methods based on optimized effective potential based methods for excited states, which is implemented on ACE-Molecule are contained. Applying pseudopotential and projector-augmented-wave methods, the fast convergence of accuracy in DFT calculations with Lagrange basis function is shown. Additionally, for excitation calculations, high accuracies of proposed variation of configuration interaction methods using the optimized effective potential method are validated. On the other hand, acceleration of DFT calculations in physical and numerical manners are included. A technique to smooth out interactions due to the nuclei of atoms, a number of used Lagrange basis functions is cut down without loosing accuracy of calculations and initial guess method for general real-space is introduced. In computational perspective, results of ACE-Molecule applying graphical processing units and large-scale parallel computing are included.
이 논문에서는 실공간 방법중 한가지로, 라그랑지 기저함수를 기반으로한 방법을 소개하고 이를 바탕으로 양자화학 패키지(ACE-Molecule)의 개발과 가속화에 대해 다루었다. 또한, ACE-Molecule을 통해 구현된 최적화된 유효 포텐셜을 기반으로 새롭게 제안된 방법들에 대해서 다루어진다. 유사포텐셜 (Pseudopotential)과 프로젝터보충파(Projector Augmented Wave)를 이용한 화학적 계산 성능 및 바닥상태에 대한 연구를 통해, 라그랑지-씽크(Sinc)함수가 기존의 다른 기저함수들에 비해 빠른 수렴능력을 보여 주었다. 또한 들뜬상태를 연구하기 위해서 시간의존밀도범함수이론과 배열상호작용 방법론에서 최적화된 유효포텐셜을 이용해 들뜸에너지를 알려진 방법론들과 비교해 우수성을 입증하였다. ACE-Molecule에 적용된 물리적/계산적 가속화 방법과 계산적인 가속화 방법이 소개된다. 핵과의 인력을 좀더 부드럽게 묘사함으로서 정확도를 잃지 않으면서 사용하는 기저함수의 개수를 감소 시킬수 있는 방법과 실공간 방법에서 사용할 수 있는 초기값 생성방법이 소개 된다. 계산적인 측면에서 그래픽처리장치와 대규모 병렬컴퓨터를 이용한 계산적인 가속화 방법에 대해서 다뤄진다.
