筑波大学計算科学研究センターは2022年1月6日、神戸大学とともに、スーパーコンピュータ「富岳」を用い、1万を超える原子を含むナノ物質の光応答の第一原理計算に世界で初めて成功したと発表した。約6ナノメートルの厚さを持つ酸化ケイ素ガラスの薄膜と高強度なパルス光の非線形光応答を調べることに成功した。 研究では、富岳で、非常に短い時間で起こる電子の運動や物質中の光の伝搬を第一原理計算法で計算するオープンソースソフトウェアSALMONを用いて、世界で初めて1万を超える原子で構成されるナノ物質の光応答の計算を行った。 光と物質の相互作用には、さまざまな物理法則が関わり、それぞれ異なる方程式で、光の伝搬、電子の運動、イオンの運動が記述される。SALMONでは、3次元空間格子を用いて、電子軌道や光電磁場のポテンシャルを表し、これらの方式を同時に解き進めることができる。 またSALMONでは、真空中に孤立