David Ceperley - David Ceperley

David M. Ceperley
David Ceperley.jpg
narozený (1949-01-01) 1. ledna 1949 (věk 71)
Národnostamerický
TitulProfesor fyziky
OceněníČlen týmu Americká fyzická společnost
Člen týmu Americká akademie umění a věd
Zvolen členem Národní akademie věd
Pamětní medaile Eugena Feenberga
Cena Aneesura Rahmana
Akademické pozadí
VzděláváníBS, Fyzika & Matematika (1971)
Ph.D., Teoretická fyzika (1976)
Alma materMichiganská univerzita
Cornell University
Doktorský poradceGeoffrey Chester
Malvin Kalos
Ostatní akademičtí poradciJoel Lebowitz
Berni Olše
John Bardeen
Anthony Leggett
Akademická práce
InstituceUniversity of Illinois
Hlavní zájmyKvantové Monte Carlo

David Matthew Ceperley (narozen 1949) je teoretický fyzik na katedře fyziky na University of Illinois Urbana-Champaign nebo UIUC. Je světovým odborníkem v oblasti Kvantové Monte Carlo výpočty, metoda výpočtu, která je obecně uznávána pro poskytování přesných kvantitativních výsledků pro problémy s mnoha těly popsáno kvantovou mechanikou.

Život, vzdělání a kariéra

Ceperley se narodil v Charleston, Západní Virginie USA v roce 1949 a navštěvoval tam střední školu George Washingtona. Byl studentem na Atlantic College ve Walesu ve Velké Británii získal titul BS z fyziky a matematiky na Michiganská univerzita, Ann Arbor v roce 1971 a doktorát z teoretické fyziky v Cornell University v roce 1976. Jeho poradci byli Geoffrey Chester v Cornell University a Malvin Kalos na Courant Institute na Newyorská univerzita. Měl postdoktorské schůzky ve francouzském Orsay, Newyorská univerzita a Rutgersova univerzita, kde pracoval Joel Lebowitz o simulaci polymerů. Byl vědeckým pracovníkem Národního zdroje pro výpočetní chemii v Lawrence Berkeley National Laboratory a Lawrence Livermore National Laboratory od roku 1978 do roku 1987. Od roku 1987 je profesorem na University of Illinois Urbana-Champaign a zaměstnanec v Národní centrum pro superpočítačové aplikace od roku 1987 do roku 2012. Ve svém vývoji jako předního matematického a výpočetního fyzika měl Ceperley řadu uznávaných mentorů, z nichž mnozí byli jeho bývalými nadřízenými, jako jsou Geoffrey Chester, Malvin Kalos, Joel Lebowitz a Berni Olše. Na UIUC byl ovlivněn laureáty Nobelovy ceny za fyziku Anthony Leggett a John Bardeen.

Ceperley byl ženatý s Perine Davisovou (1950–2015); mají tři děti.

Hlavní odborné příspěvky

Ceperleyovy metody změnily cestově integrální formulaci kvantové mechaniky silně interagujících mnohočásticových systémů na přesný nástroj k kvantitativnímu objasnění vlastností elektronů v pevných látkách, superfluidech a dalších složitých kvantových systémech. Jeho výpočet, s Berni Olše, stavové rovnice trojrozměrného elektronového plynu pomocí stochastické metody[1][2] poskytl základní a definitivní vstupní data pro numerické aplikace teorie funkční hustoty v elektronových systémech. Jejich společná publikace je jedním z nejcitovanějších článků v Dopisy o fyzické kontrole.[Citace je zapotřebí ] Tanatar-Ceperley směnárna-korelace funkční[3] se používá pro dvourozměrný elektronový plyn.

Ceperley nejen aplikoval Feynman přesné mapování supratekutý 4He na klasické prstencové polymery, ale také vytvořil algoritmy, aby integrace cest byla přesným výpočtovým nástrojem pro srovnání teorie s experimentem. Tato metoda umožnila objasnění supertekutiny z hlediska počtu vinutí a odhalila hluboký vztah mezi superfluiditou a Bose-Einsteinova kondenzace.[4] Odvodil přesný výraz pro tunelování štěpení ve složitých systémech a výpočtem směny v kvantových krystalech vyřešil původ magnetismu v pevném 3He.[5] Představil integrální metodu omezené cesty k léčbě Fermiho statistik v kvantových systémech mnoha těles s konečnou teplotou[6] a aplikoval tuto metodu na normální kapalinu 3He a na vodík v extrémních podmínkách, čímž předpověděl hlavní Hugoniot stlačeného deuteria[7] ve shodě s rázová vlna experimenty.

Ceperley je průkopníkem nových metod stochastického výpočtu kvantových systémů: variační techniky Monte Carlo pro fermiony,[8] metody aproximace s pevným uzlem a metody uvolňování uzlů, použití kroků Metropolis k vynucení reverzibility v přibližných Greenových funkcích,[9] vývoj vzorkování podle důležitosti Difúze Monte Carlo (DMC) metoda, která do značné míry nahradila jiné metody, použití okrajových podmínek se zkrouceným průměrem ke snížení systematických chyb velikosti,[10] rozšíření DMC na poškozené systémy symetrie obrácení času, metoda pevné fáze.[11] Jedná se o základní ingredience, aby byly metody kvantitativní a přesné. Ceperley také představil a vyvinul Coupled Electron-Ion Monte Carlo, simulační metodu prvního principu pro provádění statistických výpočtů kvantových jader konečné teploty pomocí elektronických energií[12] a zavedl první řád fázový přechod v přechod kov-izolátor kapalného vodíku.[13]

Richard Martin a Ceperley zahájili každoroční sérii workshopů Nedávný vývoj v metodách elektronické struktury[14] v roce 1989. Ceperley byl také organizátorem letních škol ve vědě o výpočetních materiálech. Videa z Ceperleyho přednášek[15] o metodách Quantum Monte Carlo najdete na YouTube.

Vybraná vyznamenání a ocenění

Průkopnická práce společnosti Ceperley na vývoji a používání systému cesta integrální Monte Carlo metoda pro kvantové systémy mnoha těl, jako supertekuté hélium a vodík v extrémních podmínkách bylo uznáno několika organizacemi, včetně Fellow of the Americká fyzická společnost (1992) Pamětní medaile Eugena Feenberga[16] pro fyziku mnoha těl (1994), Cena Aneesura Rahmana pro výpočetní fyziku Americká fyzická společnost (1998), kolega z Americká akademie umění a věd (1999) a zvolen za člena USA Národní akademie věd (2005). Stal se zakládajícím profesorem inženýrství (2006), profesorem Centra pro pokročilá studia (2009) a a Modré vody Profesor (2014) na University of Illinois Urbana-Champaign. Byl oceněn Berni Olše cena od CECAM (Lausanne, Švýcarsko) v roce 2016.

Reference

  1. ^ Ceperley, D. (1. září 1978). „Základní stav fermionové jednosložkové plazmy: studie Monte Carlo ve dvou a třech rozměrech“. Fyzický přehled B. Americká fyzická společnost (APS). 18 (7): 3126–3138. Bibcode:1978PhRvB..18.3126C. doi:10.1103 / fyzrevb.18.3126. ISSN  0163-1829.
  2. ^ Ceperley, D. M .; Alder, B. J. (18. srpna 1980). „Základní stav elektronového plynu stochastickou metodou“. Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 45 (7): 566–569. Bibcode:1980PhRvL..45..566C. doi:10,1103 / fyzrevlett 45,566. ISSN  0031-9007.
  3. ^ Tanatar, B .; Ceperley, D. M. (15. března 1989). "Základní stav dvourozměrného elektronového plynu". Fyzický přehled B. Americká fyzická společnost (APS). 39 (8): 5005–5016. Bibcode:1989PhRvB..39.5005T. doi:10.1103 / fyzrevb.39.5005. ISSN  0163-1829. PMID  9948889.
  4. ^ Ceperley, D. M. (1. března 1995). "Integrály cesty v teorii kondenzovaného helia". Recenze moderní fyziky. Americká fyzická společnost (APS). 67 (2): 279–355. Bibcode:1995RvMP ... 67..279C. doi:10.1103 / revmodphys.67.279. ISSN  0034-6861.
  5. ^ Ceperley, D. M .; Jacucci, G. (20. dubna 1987). "Výpočet výměnných frekvencí v bcc 3On s cestou integrální Monte Carlo metodou “. Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 58 (16): 1648–1651. Bibcode:1987PhRvL..58.1648C. doi:10.1103 / physrevlett.58.1648. ISSN  0031-9007.
  6. ^ Ceperley, D. M. (13. července 1992). "Trasové integrální výpočty normální kapaliny." 3On". Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 69 (2): 331–334. Bibcode:1992PhRvL..69..331C. doi:10,1103 / fyzrevlett 69,331. ISSN  0031-9007.
  7. ^ Militzer, B .; Ceperley, D. M. (28. srpna 2000). "Cesta Integral Monte Carlo Výpočet deuteria Hugoniot". Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 85 (9): 1890–1893. arXiv:fyzika / 0001047. Bibcode:2000PhRvL..85,1890M. doi:10.1103 / fyzrevlett.85.1890. ISSN  0031-9007.
  8. ^ Ceperley, D .; Chester, G. V .; Kalos, M. H. (1. září 1977). „Monte Carlo simulace mnohofermionové studie“. Fyzický přehled B. Americká fyzická společnost (APS). 16 (7): 3081–3099. Bibcode:1977PhRvB..16.3081C. doi:10.1103 / physrevb.16.3081. ISSN  0556-2805.
  9. ^ Reynolds, Peter J .; Ceperley, David M .; Alder, Berni J .; Lester, William A. (1982). „Kvantum Monte Carlo s pevným uzlem pro molekuly“. The Journal of Chemical Physics. Publikování AIP. 77 (11): 5593–5603. doi:10.1063/1.443766. ISSN  0021-9606.
  10. ^ Lin, C .; Zong, F. H .; Ceperley, D. M. (18. června 2001). "Twist-zprůměrované okrajové podmínky v kontinuu kvantové Monte Carlo algoritmy". Fyzický přehled E. 64 (1): 016702. arXiv:cond-mat / 0101339. Bibcode:2001PhRvE..64a6702L. doi:10.1103 / physreve.64.016702. ISSN  1063-651X.
  11. ^ Ortiz, G .; Ceperley, D. M .; Martin, R. M. (25. října 1993). "Nová stochastická metoda pro systémy s narušenou symetrií reverzního času: 2D fermiony v magnetickém poli". Dopisy o fyzické kontrole. Americká fyzická společnost (APS). 71 (17): 2777–2780. Bibcode:1993PhRvL..71.2777O. doi:10.1103 / physrevlett.71.2777. ISSN  0031-9007.
  12. ^ Ceperley, D. M .; Dewing, M. (22. května 1999). "Trestná metoda pro náhodné procházky s nejistými energiemi". The Journal of Chemical Physics. 110 (20): 9812–9820. arXiv:fyzika / 9812035. Bibcode:1999JChPh.110.9812C. doi:10.1063/1.478034. ISSN  0021-9606.
  13. ^ Morales, M. A .; Pierleoni, C .; Schwegler, E .; Ceperley, D. M. (21. června 2010). „Důkazy o přechodu kapalina-kapalina prvního řádu ve vysokotlakém vodíku ze simulací ab initio“. Sborník Národní akademie věd. 107 (29): 12799–12803. doi:10.1073 / pnas.1007309107. ISSN  0027-8424.
  14. ^ „Poslední vývoj v elektronické struktuře | Centrum pro výpočet materiálů“. Mcc.uiuc.edu. 3. dubna 2014. Citováno 20. května 2014.
  15. ^ „MCC workshopy“. Citováno 20. května 2014 - přes YouTube.
  16. ^ „Nedávný pokrok v mnoha teoriích těla“. Indiana.edu. Citováno 20. května 2014.

externí odkazy

  • [1] Nedávný vývoj semináře elektronických struktur
  • [2] Ceperley přednáší na YouTube
  • [3] Feenbergova pamětní medaile
  • [4] Cena Berni J. Olše CECAM