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Thèse Année : 2020

Application of irreversible Monte Carlo in long-range realistic systems

Application de Monte Carlo irréversible dans les systèmes réalistes à interaction de longue portée

Liang Qin
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1081441

Résumé

This thesis studies the behavior of event-chain Monte Carlo (ECMC) in long-range particle systems. We propose the formula for ECMC to sample in a Coulomb system under periodic boundary conditions. By grouping all Coulomb pairs between two molecules, the dipole factor induces smaller event rates. Together with the cell-veto method, we obtain an O(NlogN)-per-sweep algorithm for dipole systems. Also, we develop a scientific application called JeLLyFysh for molecular simulations through ECMC. JeLLyFysh is designed in a highly extensible way and is open-source online. Using JeLLyFysh, we profile the performance of ECMC for large water systems. The resulting dynamics imply that a more sophisticated scheme is needed to equilibrate the polarization. Thus, we test the sampling strategy with sequential direction changes. The dipole evolution exhibits distinct dynamics, and the set of direction choices and the order of selection prove both crucial in mixing the dipole's orientation.
Cette thèse étudie le comportement de la chaîne d'événements de Monte Carlo (ECMC) dans les systèmes de particules à longue portée. Nous proposons la formule d'échantillonnage ECMC dans un système de Coulomb dans le cadre des conditions périodique aux limites. En regroupant toutes les paires coulombiennes entre deux molécules, le facteur dipolaire induit des taux d'événements plus faibles. En combinaison avec la "cell-veto" méthode, nous obtenons un algorithme O(NlogN)-par-balayage pour les systèmes dipolaires. Nous développons également une application scientifique appelée JeLLyFysh pour les simulations moléculaires par ECMC. JeLLyFysh est conçu de manière très extensible et est open-source en ligne. A l’aide de JeLLyFysh, nous établissons un profil des performances de l'ECMC pour les grands systèmes d'eau. La dynamique qui en résulte implique qu'un schéma plus sophistiqué est nécessaire pour équilibrer la polarisation. Ainsi, nous testons la stratégie d'échantillonnage avec changement séquentiel de direction. L'évolution du dipôle présente une dynamique particulière, et l'ensemble des choix de direction ainsi que l'ordre de sélection s'avèrent tous deux cruciaux pour atteindre la distribution stationnaire de l'orientation du dipôle.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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Dates et versions

tel-02998657 , version 1 (10-11-2020)
tel-02998657 , version 2 (14-04-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02998657 , version 1

Citer

Liang Qin. Application of irreversible Monte Carlo in long-range realistic systems. Computational Physics [physics.comp-ph]. Ecole normale supérieure - ENS PARIS; PSL Research University, 2020. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02998657v1⟩
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