Quantum-mechanical simulations of interaction of many-electron quantum systems with ionizing laser pulses

Abstract

We develop parallel program for numerical simulation of the interaction of intense laser pulses with manyelectron atoms on the basis of the time-dependent Kohn-Sham equations. It is shown that the use of modern computer clusters makes it possible to solve these equations for a wide class of atoms in a relatively small time, determined by the parameters of the laser pulse and electronic configuration of the atom. High accuracy of the numerical code is demonstrated on the example of calculating the high-frequency spectrum of electron current excited during ionization of noble gas atoms by few-cycle laser pulse.

Розробляється паралельний програмний код для чисельного моделювання взаємодії інтенсивних лазерних імпульсів з багатоелектронними атомами на основі нестаціонарного методу функціонала щільності. Показується, що використання сучасних багатопроцесорних обчислювальних кластерів дозволяє розв’язати нестаціонарні рівняння Кона-Шема для широкого класу атомів за відносно невеликий час, що визначається параметрами лазерного імпульсу і електронною конфігурацією атома. Демонстрація роботи чисельного коду представлена на прикладі розрахунку спектра високочастотного електронного струму, що збуджується при іонізації атомів інертних газів коротким лазерним імпульсом.

Разрабатывается параллельный программный код для численного моделирования взаимодействия интенсивных лазерных импульсов с многоэлектронными атомами на основе нестационарного метода функционала плотности. Показывается, что использование современных многопроцессорных вычислительных кластеров позволяет решить нестационарные уравнения Кона-Шэма для широкого класса атомов за относительно небольшое время, определяемое параметрами лазерного импульса и электронной конфигурацией атома. Демонстрация работы численного кода представлена на примере расчета спектра высокочастотного электронного тока, возбуждаемого при ионизации атомов инертных газов коротким лазерным импульсом.