David Matthew Ceperley (nacido en 1949) es un físico teórico en el departamento de física de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign o UIUC. Es un experto mundial en el área de cálculos cuánticos de Monte Carlo , un método de cálculo que generalmente se reconoce por proporcionar resultados cuantitativos precisos para problemas de muchos cuerpos descritos por la mecánica cuántica.
David M. Ceperley | |
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Nació | 1 de enero de 1949 |
Nacionalidad | americano |
Título | Profesor de física |
Premios | Miembro de la Sociedad Estadounidense de Física Miembro de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias Miembro electo de la Academia Nacional de Ciencias Medalla Conmemorativa Eugene Feenberg Premio Aneesur Rahman |
Antecedentes académicos | |
Educación | Licenciatura en Física y Matemáticas (1971) Doctorado en Física Teórica (1976) |
alma mater | Universidad de Michigan Universidad de Cornell |
Asesor de doctorado | Geoffrey Chester Malvin Kalos |
Otros asesores académicos | Joel Lebowitz Berni Alder John Bardeen Anthony Leggett |
Trabajo académico | |
Instituciones | Universidad de Illinois |
Intereses principales | Montecarlo cuántico |
Vida, educación y carrera
Ceperley nació en Charleston, West Virginia, EE. UU. En 1949, y asistió a la escuela secundaria George Washington allí. Estudió en Atlantic College en Gales, Reino Unido, obtuvo una licenciatura en física y matemáticas de la Universidad de Michigan , Ann Arbor en 1971 y un doctorado en física teórica en la Universidad de Cornell en 1976. Sus asesores fueron Geoffrey Chester en la Universidad de Cornell y Malvin Kalos en el Instituto Courant de la Universidad de Nueva York . Tuvo nombramientos postdoctorales en Orsay, Francia, la Universidad de Nueva York y la Universidad de Rutgers , donde trabajó con Joel Lebowitz en la simulación de polímeros. Fue científico del personal del National Resource for Computational Chemistry en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de 1978 a 1987. Desde 1987, ha sido profesor en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y miembro del personal en el National Center for Supercomputing Applications de 1987 a 2012. En su desarrollo como un destacado físico matemático y computacional, Ceperley tuvo varios mentores reconocidos, muchos de los cuales fueron sus antiguos supervisores, como Geoffrey Chester, Malvin Kalos, Joel Lebowitz y Berni Alder . En UIUC ha sido influenciado por los premios Nobel de física Anthony Leggett y John Bardeen .
Ceperley estuvo casado con Perine Davis (1950-2015); ellos tienen tres hijos.
Principales contribuciones profesionales
Los métodos de Ceperley han convertido la formulación de ruta integral de la mecánica cuántica de sistemas de muchas partículas que interactúan fuertemente en una herramienta precisa para dilucidar cuantitativamente las propiedades de los electrones en sólidos, superfluidos y otros sistemas cuánticos complejos. Su cálculo, con Berni Alder , de la ecuación de estado del gas de electrones tridimensionales utilizando un método estocástico [1] [2] ha proporcionado datos de entrada básicos y definitivos para aplicaciones numéricas de la teoría funcional de la densidad a sistemas electrónicos. Su publicación conjunta es uno de los artículos más citados en Physical Review Letters . [ cita requerida ] La función de intercambio-correlación de Tanatar-Ceperley [3] se utiliza para el gas de electrones bidimensionales.
Ceperley no solo aplicó el mapeo exacto de Feynman del superfluido 4He en polímeros de anillo clásicos, sino que también creó los algoritmos para hacer de la integración de rutas una herramienta de cálculo precisa para comparar la teoría con el experimento. Este método ha permitido dilucidar el superfluido en términos de números de bobinado y revelar la profunda relación entre superfluidez y condensación de Bose-Einstein . [4] Derivó la expresión exacta para dividir túneles en sistemas complejos y, al calcular el intercambio en cristales cuánticos, resolvió el origen del magnetismo en el 3He sólido. [5] Introdujo el método integral de trayectoria restringida para tratar las estadísticas de Fermi en sistemas cuánticos de muchos cuerpos de temperatura finita [6] y aplicó este método al líquido 3He normal y al hidrógeno en condiciones extremas, prediciendo así el Hugoniot principal del deuterio comprimido [ 7] de acuerdo con los experimentos de ondas de choque .
Ceperley ha sido pionero en métodos novedosos para el cálculo estocástico de sistemas cuánticos: técnicas de Monte Carlo variacionales para fermiones, [8] la aproximación de nodo fijo y métodos de liberación nodal, el uso de pasos de Metropolis para hacer cumplir la reversibilidad en funciones aproximadas de Green, [9] el desarrollo del método Diffusion Monte Carlo (DMC) con muestreo de importancia que ha reemplazado en gran medida a otros métodos, el uso de condiciones de contorno promediadas por torsión para reducir los errores sistemáticos de tamaño, [10] la extensión de DMC a sistemas que tienen una simetría de inversión de tiempo rota , el método de fase. [11] Estos son ingredientes esenciales para que los métodos sean cuantitativos y precisos. Ceperley también ha introducido y desarrollado el método Coupled Electron-Ion Monte Carlo, un método de simulación de primeros principios para realizar cálculos estadísticos de núcleos cuánticos de temperatura finita utilizando energías electrónicas [12] y ha establecido una transición de fase de primer orden en la transición metal-aislante. de hidrógeno líquido. [13]
Richard Martin y Ceperley comenzaron la serie de talleres anuales, Desarrollos recientes en métodos de estructura electrónica [14] en 1989. Ceperley también ha sido organizador de Escuelas de verano en ciencia de materiales computacionales. En YouTube se pueden encontrar vídeos de las conferencias de Ceperley [15] sobre los métodos Quantum Monte Carlo.
Honores y premios seleccionados
El trabajo pionero de Ceperley en el desarrollo y aplicación del método de ruta integral Monte Carlo para sistemas cuánticos de muchos cuerpos , como el helio superfluido y el hidrógeno en condiciones extremas, ha sido reconocido por varias organizaciones, entre ellas Fellow of the American Physical Society (1992), Eugene Feenberg Memorial Medal [16] para la física de muchos cuerpos (1994), el Premio Aneesur Rahman de Física Computacional de la Sociedad Estadounidense de Física (1998), miembro de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias (1999) y miembro electo de los EE. UU. Academia Nacional de Ciencias (2005). Se convirtió en Profesor Fundador de Ingeniería (2006), Profesor del Centro de Estudios Avanzados (2009) y Profesor de Aguas Azules (2014) en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. Fue galardonado con el premio Berni Alder de CECAM (Lausanne, Suiza) en 2016.
Referencias
- ^ Ceperley, D. (1 de septiembre de 1978). "Estado fundamental del plasma de un componente fermión: un estudio de Monte Carlo en dos y tres dimensiones". Physical Review B . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 18 (7): 3126–3138. Código Bibliográfico : 1978PhRvB..18.3126C . doi : 10.1103 / physrevb.18.3126 . ISSN 0163-1829 .
- ^ Ceperley, DM; Alder, BJ (18 de agosto de 1980). "Estado fundamental del gas de electrones por un método estocástico" . Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 45 (7): 566–569. Código Bibliográfico : 1980PhRvL..45..566C . doi : 10.1103 / physrevlett.45.566 . ISSN 0031-9007 .
- ^ Tanatar, B .; Ceperley, DM (15 de marzo de 1989). "Estado fundamental del gas de electrones bidimensionales". Physical Review B . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 39 (8): 5005–5016. Código Bibliográfico : 1989PhRvB..39.5005T . doi : 10.1103 / physrevb.39.5005 . ISSN 0163-1829 . PMID 9948889 .
- ^ Ceperley, DM (1 de marzo de 1995). "Integrales de ruta en la teoría del helio condensado". Reseñas de Física Moderna . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 67 (2): 279–355. Código Bibliográfico : 1995RvMP ... 67..279C . doi : 10.1103 / revmodphys.67.279 . ISSN 0034-6861 .
- ^ Ceperley, DM; Jacucci, G. (20 de abril de 1987). "Cálculo de frecuencias de intercambio en bcc 3 He con el método de ruta integral Monte Carlo". Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 58 (16): 1648-1651. Código Bibliográfico : 1987PhRvL..58.1648C . doi : 10.1103 / physrevlett.58.1648 . ISSN 0031-9007 . PMID 10034498 .
- ^ Ceperley, DM (13 de julio de 1992). "Cálculos de ruta integral del líquido normal 3 He". Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 69 (2): 331–334. Código Bibliográfico : 1992PhRvL..69..331C . doi : 10.1103 / physrevlett.69.331 . ISSN 0031-9007 . PMID 10046646 .
- ^ Militzer, B .; Ceperley, DM (28 de agosto de 2000). "Ruta Cálculo Integral de Monte Carlo del Deuterio Hugoniot". Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 85 (9): 1890–1893. arXiv : física / 0001047 . Código Bibliográfico : 2000PhRvL..85.1890M . doi : 10.1103 / physrevlett.85.1890 . ISSN 0031-9007 . PMID 10970640 . S2CID 16423777 .
- ^ Ceperley, D .; Chester, GV; Kalos, MH (1 de septiembre de 1977). "Simulación de Monte Carlo de un estudio de muchos fermiones". Physical Review B . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 16 (7): 3081-3099. Código Bibliográfico : 1977PhRvB..16.3081C . doi : 10.1103 / physrevb.16.3081 . ISSN 0556-2805 .
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- ^ Ortiz, G .; Ceperley, DM; Martin, RM (25 de octubre de 1993). "Nuevo método estocástico para sistemas con simetría de inversión de tiempo rota: fermiones 2D en un campo magnético". Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 71 (17): 2777–2780. Código Bibliográfico : 1993PhRvL..71.2777O . doi : 10.1103 / physrevlett.71.2777 . ISSN 0031-9007 . PMID 10054773 .
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- ^ Morales, MA; Pierleoni, C .; Schwegler, E .; Ceperley, DM (21 de junio de 2010). "Evidencia de una transición líquido-líquido de primer orden en hidrógeno a alta presión de simulaciones ab initio" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 107 (29): 12799-12803. doi : 10.1073 / pnas.1007309107 . ISSN 0027-8424 . PMC 2919906 . PMID 20566888 .
- ^ "Desarrollos Recientes en Estructura Electrónica | Centro de Computación de Materiales" . Mcc.uiuc.edu. 3 de abril de 2014 . Consultado el 20 de mayo de 2014 .
- ^ "Talleres MCC" . Consultado el 20 de mayo de 2014 , a través de YouTube.
- ^ "Progreso reciente en muchas teorías corporales" . Indiana.edu . Consultado el 20 de mayo de 2014 .
enlaces externos
- [1] Taller de desarrollo reciente de estructuras electrónicas
- [2] Conferencias de Ceperley en YouTube
- [3] Medalla conmemorativa de Feenberg
- [4] Premio Berni J. Alder CECAM