[发明专利]密度矩阵的计算方法、装置、电子设备及存储介质

说明书

本发明实施例涉及一种密度矩阵的计算方法、装置、电子设备及存储介质，包括：获取待计算密度矩阵的目标矩阵，并将所述目标矩阵进行分块，得到多个分块矩阵；基于预设规则将每个分块矩阵分配到对应的计算模块中进行数据计算；基于每个计算模块输出的数据计算结果，计算所述目标矩阵的特征值范围；基于所述特征值范围计算所述目标矩阵对应的密度矩阵。由此，通过分块并行计算密度矩阵，提高了对大规模矩阵求解的效率，从而大幅提升了工程开发的效率。

技术领域

本发明实施例涉及信息处理技术领域，尤其涉及一种密度矩阵的计算方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

Gershgorin方法在科学和工程计算中被广泛使用，用于估算矩阵的特征值范围。在量子化学计算中，需要估算正交基组矩阵的特征值范围，用于计算密度矩阵。然而正交基组矩阵的尺寸会达到万级、百万级，计算量巨大。在Gershgorin方法的求解过程中，涉及多个正交基组矩阵元的求和计算过程，在对大规模正交基组矩阵进行求解时，往往需要多个计算节点协同计算，这些计算节点间的数据交互需要满足矩阵元依赖关系，从而需要消耗较长的求解时间。如何能够高效的对正交基组矩阵做特征值范围估算，是量子化学计算中的重要问题。

发明内容

鉴于此，为解决上述技术问题或部分技术问题，本发明实施例提供一种密度矩阵的计算方法、装置、电子设备及存储介质。

第一方面，本发明实施例提供一种密度矩阵的计算方法，包括：

获取待计算密度矩阵的目标矩阵，并将所述目标矩阵进行分块，得到多个分块矩阵；

基于预设规则将每个分块矩阵分配到对应的计算模块中进行数据计算；

基于每个计算模块输出的数据计算结果，计算所述目标矩阵的特征值范围；

基于所述特征值范围计算所述目标矩阵对应的密度矩阵。

在一个可能的实施方式中，所述方法还包括：

所述基于预设规则将每个分块矩阵分配到对应的计算模块中进行数据计算，包括：

将位于所述目标矩阵的主对角线上的多个分块矩阵分别分配到对应的主计算模块中；

将位于所述目标矩阵的非主对角线上的多个分块矩阵分别分配到对应的副计算模块中。

在一个可能的实施方式中，所述方法还包括，每一个主计算模块和其分配到的分块矩阵所在目标矩阵的同一列的其他分块矩阵对应的多个副计算模块组成一个计算模块组，其中，每个计算模块组中的计算模块串行连接，每个计算模组之间的主计算模块串行连接。

在一个可能的实施方式中，所述方法还包括：

基于所述目标矩阵的第k列元素，由第i个计算模块组通过第一公式和第二公式计算得到多个第一中间值，所述第一公式为：

所述第二公式为：

基于所述多个第一中间值，通过第三公式和第四公式得到两个第一中间向量，所述第三公式为：X_i＝[x_i1 x_i2 x_i3 x_i4 … x_i，n/N]；

所述第四公式为：Y_i＝[y_i1 y_i2 y_i3 y_i4 … y_i，n/N]。

在一个可能的实施方式中，所述方法还包括：

基于所述目标矩阵的第k列元素，由第i个计算模块组的第j个副计算模块通过第五公式计算得到多个第二中间值，所述第五公式为：