mirror of
https://github.com/pfloos/quack
synced 2024-11-06 22:24:03 +01:00
implement 1RDM and 2RDM for pCCD
This commit is contained in:
parent
0283032a52
commit
42565f95f1
16
int/CAP.dat
16
int/CAP.dat
@ -1,16 +0,0 @@
|
||||
1 1 9.1642021581097924E-03 6.2961947849362709E-02 9.1642021581097941E-03
|
||||
1 2 2.9798815568270971E-02 1.0031339688416364E-01 2.9798815568270971E-02
|
||||
1 3 4.8078353659559226E-03 5.1255302523161485E-03 4.8078353659559234E-03
|
||||
1 4 2.3003539814844435E-02 4.1290024754715535E-02 2.3003539814844435E-02
|
||||
2 1 2.9798815568270971E-02 1.0031339688416364E-01 2.9798815568270971E-02
|
||||
2 2 3.5629639141443131E-01 5.7428563627799001E-01 3.5629639141443131E-01
|
||||
2 3 2.3003539814844435E-02 4.1290024754715576E-02 2.3003539814844435E-02
|
||||
2 4 3.0301481386007040E-01 3.0301481386007040E-01 3.0301481386007040E-01
|
||||
3 1 4.8078353659559226E-03 5.1255302523161485E-03 4.8078353659559234E-03
|
||||
3 2 2.3003539814844435E-02 4.1290024754715576E-02 2.3003539814844435E-02
|
||||
3 3 9.1642021581097924E-03 6.2961947849362682E-02 9.1642021581097941E-03
|
||||
3 4 2.9798815568270971E-02 1.0031339688416376E-01 2.9798815568270971E-02
|
||||
4 1 2.3003539814844435E-02 4.1290024754715535E-02 2.3003539814844435E-02
|
||||
4 2 3.0301481386007040E-01 3.0301481386007040E-01 3.0301481386007040E-01
|
||||
4 3 2.9798815568270971E-02 1.0031339688416376E-01 2.9798815568270971E-02
|
||||
4 4 3.5629639141443131E-01 5.7428563627799034E-01 3.5629639141443131E-01
|
||||
@ -1,4 +1,4 @@
|
||||
2
|
||||
|
||||
H 0.0000 0.0000 -0.37500000
|
||||
H 0.0000 0.0000 0.37500000
|
||||
H 0.00000000 -0.37500000 0.00000000
|
||||
H 0.00000000 0.37500000 0.00000000
|
||||
|
||||
@ -1,4 +1,4 @@
|
||||
2
|
||||
|
||||
N 0.0000 0.0000 0.0000
|
||||
N 0.0000 0.0000 1.1007
|
||||
N 0.0000 0.0000 -0.5475132
|
||||
N 0.0000 0.0000 0.5475132
|
||||
|
||||
367
src/CC/pCCD.f90
367
src/CC/pCCD.f90
@ -35,15 +35,26 @@ subroutine pCCD(dotest,maxSCF,thresh,max_diis,nBas,nC,nO,nV,nR,ERI,ENuc,ERHF,eHF
|
||||
double precision,allocatable :: OVVO(:,:)
|
||||
double precision,allocatable :: VVVV(:,:)
|
||||
|
||||
double precision,allocatable :: y(:,:)
|
||||
double precision,allocatable :: yO(:,:),yV(:,:)
|
||||
|
||||
double precision,allocatable :: r(:,:)
|
||||
double precision,allocatable :: t(:,:)
|
||||
double precision,allocatable :: z(:,:)
|
||||
|
||||
double precision,allocatable :: rdm1(:,:)
|
||||
double precision,allocatable :: rdm2(:,:,:,:)
|
||||
double precision,allocatable :: xOO(:,:)
|
||||
double precision,allocatable :: xVV(:,:)
|
||||
double precision,allocatable :: xOV(:,:)
|
||||
double precision :: tr_1rdm
|
||||
double precision :: tr_2rdm
|
||||
|
||||
integer :: O,V
|
||||
integer :: n_diis
|
||||
double precision :: rcond
|
||||
double precision,allocatable :: error_diis(:,:)
|
||||
double precision,allocatable :: err_diis(:,:)
|
||||
double precision,allocatable :: t_diis(:,:)
|
||||
double precision,allocatable :: z_diis(:,:)
|
||||
double precision,external :: trace_matrix
|
||||
|
||||
! Hello world
|
||||
@ -54,9 +65,14 @@ subroutine pCCD(dotest,maxSCF,thresh,max_diis,nBas,nC,nO,nV,nR,ERI,ENuc,ERHF,eHF
|
||||
write(*,*)'**************************************'
|
||||
write(*,*)
|
||||
|
||||
! Useful quantities
|
||||
|
||||
O = nO - nC
|
||||
V = nV - NR
|
||||
|
||||
! Form energy denominator
|
||||
|
||||
allocate(eO(nO-nC),eV(nV-nR),delta_OV(nO-nC,nV-nR))
|
||||
allocate(eO(O),eV(V),delta_OV(O,V))
|
||||
|
||||
eO(:) = eHF(nC+1:nO)
|
||||
eV(:) = eHF(nO+1:nBas-nR)
|
||||
@ -65,62 +81,56 @@ subroutine pCCD(dotest,maxSCF,thresh,max_diis,nBas,nC,nO,nV,nR,ERI,ENuc,ERHF,eHF
|
||||
|
||||
! Create integral batches
|
||||
|
||||
allocate(OOOO(nO-nC,nO-nC),OOVV(nO-nC,nV-nR),OVOV(nO-nC,nV-nR),OVVO(nO-nC,nV-nR),VVVV(nV-nR,nV-nR))
|
||||
allocate(OOOO(O,O),OOVV(O,V),OVOV(O,V),OVVO(O,V),VVVV(V,V))
|
||||
|
||||
do i=1,nO-nC
|
||||
do j=1,nO-nC
|
||||
do i=1,O
|
||||
do j=1,O
|
||||
OOOO(i,j) = ERI(nC+i,nC+i,nC+j,nC+j)
|
||||
end do
|
||||
end do
|
||||
|
||||
do i=1,nO-nC
|
||||
do a=1,nV-nR
|
||||
do i=1,O
|
||||
do a=1,V
|
||||
OOVV(i,a) = ERI(nC+i,nC+i,nO+a,nO+a)
|
||||
OVOV(i,a) = ERI(nC+i,nO+a,nC+i,nO+a)
|
||||
OVVO(i,a) = ERI(nC+i,nO+a,nO+a,nC+i)
|
||||
end do
|
||||
end do
|
||||
|
||||
do a=1,nV-nR
|
||||
do b=1,nV-nR
|
||||
do a=1,V
|
||||
do b=1,V
|
||||
VVVV(a,b) = ERI(nO+a,nO+a,nO+b,nO+b)
|
||||
end do
|
||||
end do
|
||||
|
||||
! MP2 guess amplitudes
|
||||
! Initialization
|
||||
|
||||
allocate(t(nO-nC,nV-nR))
|
||||
|
||||
t(:,:) = -0.5d0*OOVV(:,:)/delta_OV(:,:)
|
||||
|
||||
EcCC = 0d0
|
||||
do i=1,nO-nC
|
||||
do a=1,nV-nR
|
||||
EcCC = EcCC + OOVV(i,a)*t(i,a)
|
||||
end do
|
||||
end do
|
||||
allocate(t(O,V),r(O,V),yO(O,O),yV(V,V))
|
||||
|
||||
! Memory allocation for DIIS
|
||||
|
||||
allocate(error_diis((nO-nC)*(nV-nR),max_diis),t_diis((nO-nC)*(nV-nR),max_diis))
|
||||
allocate(err_diis(O*V,max_diis),t_diis(O*V,max_diis))
|
||||
|
||||
! Initialization
|
||||
|
||||
allocate(r(nO-nC,nV-nR),y(nO-nC,nO-nC))
|
||||
!------------------------------------------------------------------------
|
||||
! Compute t ampltiudes
|
||||
!------------------------------------------------------------------------
|
||||
|
||||
Conv = 1d0
|
||||
nSCF = 0
|
||||
ECC = ERHF
|
||||
EcCC = 0d0
|
||||
|
||||
n_diis = 0
|
||||
t_diis(:,:) = 0d0
|
||||
error_diis(:,:) = 0d0
|
||||
n_diis = 0
|
||||
t(:,:) = 0d0
|
||||
t_diis(:,:) = 0d0
|
||||
err_diis(:,:) = 0d0
|
||||
|
||||
!------------------------------------------------------------------------
|
||||
! Main SCF loop
|
||||
!------------------------------------------------------------------------
|
||||
write(*,*)
|
||||
write(*,*)'----------------------------------------------------'
|
||||
write(*,*)'| pair CCD calculation |'
|
||||
write(*,*)'| pCCD calculation: t amplitudes |'
|
||||
write(*,*)'----------------------------------------------------'
|
||||
write(*,'(1X,A1,1X,A3,1X,A1,1X,A16,1X,A1,1X,A10,1X,A1,1X,A10,1X,A1,1X)') &
|
||||
'|','#','|','E(pCCD)','|','Ec(pCCD)','|','Conv','|'
|
||||
@ -134,28 +144,22 @@ subroutine pCCD(dotest,maxSCF,thresh,max_diis,nBas,nC,nO,nV,nR,ERI,ENuc,ERHF,eHF
|
||||
|
||||
! Form intermediate array
|
||||
|
||||
y(:,:) = 0d0
|
||||
do i=1,nO-nC
|
||||
do j=1,nO-nC
|
||||
do b=1,nV-nR
|
||||
y(i,j) = y(i,j) + OOVV(j,b)*t(i,b)
|
||||
end do
|
||||
end do
|
||||
end do
|
||||
yO(:,:) = matmul(t,transpose(OOVV))
|
||||
|
||||
! Compute residual
|
||||
|
||||
do i=1,nO-nC
|
||||
do a=1,nV-nR
|
||||
|
||||
r(i,a) = OOVV(i,a) + 2d0*delta_OV(i,a)*t(i,a) &
|
||||
- 2d0*(2d0*OVOV(i,a) - OVVO(i,a) - OOVV(i,a)*t(i,a))*t(i,a)
|
||||
r(:,:) = OOVV(:,:) + 2d0*delta_OV(:,:)*t(:,:) &
|
||||
- 2d0*(2d0*OVOV(:,:) - OVVO(:,:) - OOVV(:,:)*t(:,:))*t(:,:)
|
||||
|
||||
do j=1,nO-nC
|
||||
r(i,a) = r(i,a) - 2d0*OOVV(j,a)*t(j,a)*t(i,a) + OOOO(j,i)*t(j,a) + y(i,j)*t(j,a)
|
||||
do i=1,O
|
||||
do a=1,V
|
||||
|
||||
do j=1,O
|
||||
r(i,a) = r(i,a) - 2d0*OOVV(j,a)*t(j,a)*t(i,a) + OOOO(j,i)*t(j,a) + yO(i,j)*t(j,a)
|
||||
end do
|
||||
|
||||
do b=1,nV-nR
|
||||
do b=1,V
|
||||
r(i,a) = r(i,a) - 2d0*OOVV(i,b)*t(i,b)*t(i,a) + VVVV(a,b)*t(i,b)
|
||||
end do
|
||||
|
||||
@ -172,25 +176,20 @@ subroutine pCCD(dotest,maxSCF,thresh,max_diis,nBas,nC,nO,nV,nR,ERI,ENuc,ERHF,eHF
|
||||
|
||||
! Compute correlation energy
|
||||
|
||||
EcCC = 0d0
|
||||
do i=1,nO-nC
|
||||
do a=1,nV-nR
|
||||
EcCC = EcCC + OOVV(i,a)*t(i,a)
|
||||
end do
|
||||
end do
|
||||
EcCC = trace_matrix(V,matmul(transpose(OOVV),t))
|
||||
|
||||
! Dump results
|
||||
|
||||
ECC = ERHF + EcCC
|
||||
|
||||
! DIIS extrapolation
|
||||
! DIIS extrapolation
|
||||
|
||||
! n_diis = min(n_diis+1,max_diis)
|
||||
! call DIIS_extrapolation(rcond,nO*nV,nO*nV,n_diis,error_diis,t_diis,-0.5d0*r/delta_OV,t)
|
||||
if(max_diis > 1) then
|
||||
|
||||
! Reset DIIS if required
|
||||
n_diis = min(n_diis+1,max_diis)
|
||||
call DIIS_extrapolation(rcond,nO*nV,nO*nV,n_diis,err_diis,t_diis,-0.5d0*r/delta_OV,t)
|
||||
|
||||
! if(abs(rcond) < 1d-15) n_diis = 0
|
||||
end if
|
||||
|
||||
write(*,'(1X,A1,1X,I3,1X,A1,1X,F16.10,1X,A1,1X,F10.6,1X,A1,1X,F10.6,1X,A1,1X)') &
|
||||
'|',nSCF,'|',ECC+ENuc,'|',EcCC,'|',Conv,'|'
|
||||
@ -201,6 +200,116 @@ subroutine pCCD(dotest,maxSCF,thresh,max_diis,nBas,nC,nO,nV,nR,ERI,ENuc,ERHF,eHF
|
||||
! End of SCF loop
|
||||
!------------------------------------------------------------------------
|
||||
|
||||
! Did it actually converge?
|
||||
|
||||
if(nSCF == maxSCF) then
|
||||
|
||||
write(*,*)
|
||||
write(*,*)'!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!'
|
||||
write(*,*)' Convergence failed for t ampitudes '
|
||||
write(*,*)'!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!'
|
||||
|
||||
stop
|
||||
|
||||
end if
|
||||
|
||||
! Deallocate memory
|
||||
|
||||
deallocate(err_diis,t_diis)
|
||||
|
||||
! Memory allocation
|
||||
|
||||
allocate(z(O,V))
|
||||
|
||||
! Memory allocation for DIIS
|
||||
|
||||
allocate(err_diis(O*V,max_diis),z_diis(O*V,max_diis))
|
||||
|
||||
!------------------------------------------------------------------------
|
||||
! Compute z ampltiudes
|
||||
!------------------------------------------------------------------------
|
||||
|
||||
Conv = 1d0
|
||||
nSCF = 0
|
||||
|
||||
n_diis = 0
|
||||
z_diis(:,:) = 0d0
|
||||
err_diis(:,:) = 0d0
|
||||
|
||||
!------------------------------------------------------------------------
|
||||
! Main SCF loop
|
||||
!------------------------------------------------------------------------
|
||||
write(*,*)
|
||||
write(*,*)'----------------------------------------------------'
|
||||
write(*,*)'| pCCD calculation: z amplitudes |'
|
||||
write(*,*)'----------------------------------------------------'
|
||||
write(*,'(1X,A1,1X,A3,1X,A1,1X,A16,1X,A1,1X,A10,1X,A1,1X,A10,1X,A1,1X)') &
|
||||
'|','#','|','E(pCCD)','|','Ec(pCCD)','|','Conv','|'
|
||||
write(*,*)'----------------------------------------------------'
|
||||
|
||||
do while(Conv > thresh .and. nSCF < maxSCF)
|
||||
|
||||
! Increment
|
||||
|
||||
nSCF = nSCF + 1
|
||||
|
||||
! Form intermediate array
|
||||
|
||||
yO(:,:) = matmul(OOVV,transpose(t))
|
||||
yV(:,:) = matmul(transpose(OOVV),t)
|
||||
|
||||
! Compute residual
|
||||
|
||||
r(:,:) = OOVV(:,:) + 2d0*delta_OV(:,:)*z(:,:) &
|
||||
- 2d0*(2d0*OVOV(:,:) - OVVO(:,:) - 2d0*OOVV(:,:)*t(:,:))*z(:,:)
|
||||
|
||||
do i=1,O
|
||||
do a=1,V
|
||||
|
||||
do j=1,O
|
||||
r(i,a) = r(i,a) - 2d0*OOVV(j,a)*t(j,a)*z(i,a) &
|
||||
- 2d0*OOVV(i,a)*z(j,a)*t(j,a) &
|
||||
+ OOOO(i,j)*z(j,a) &
|
||||
+ yO(i,j)*z(j,a)
|
||||
end do
|
||||
|
||||
do b=1,V
|
||||
r(i,a) = r(i,a) - 2d0*OOVV(i,b)*t(i,b)*z(i,a) &
|
||||
- 2d0*OOVV(i,a)*z(i,b)*t(i,b) &
|
||||
+ VVVV(b,a)*z(i,b) &
|
||||
+ yV(a,b)*z(i,b)
|
||||
end do
|
||||
|
||||
end do
|
||||
end do
|
||||
|
||||
! Check convergence
|
||||
|
||||
Conv = maxval(abs(r(:,:)))
|
||||
|
||||
! Update amplitudes
|
||||
|
||||
z(:,:) = z(:,:) - 0.5d0*r(:,:)/delta_OV(:,:)
|
||||
|
||||
! DIIS extrapolation
|
||||
|
||||
if(max_diis > 1) then
|
||||
|
||||
n_diis = min(n_diis+1,max_diis)
|
||||
call DIIS_extrapolation(rcond,O*V,O*V,n_diis,err_diis,z_diis,-0.5d0*r/delta_OV,z)
|
||||
|
||||
end if
|
||||
|
||||
write(*,'(1X,A1,1X,I3,1X,A1,1X,F16.10,1X,A1,1X,F10.6,1X,A1,1X,F10.6,1X,A1,1X)') &
|
||||
'|',nSCF,'|',ECC+ENuc,'|',EcCC,'|',Conv,'|'
|
||||
|
||||
end do
|
||||
write(*,*)'----------------------------------------------------'
|
||||
write(*,*)
|
||||
!------------------------------------------------------------------------
|
||||
! End of SCF loop
|
||||
!------------------------------------------------------------------------
|
||||
|
||||
! Did it actually converge?
|
||||
|
||||
if(nSCF == maxSCF) then
|
||||
@ -211,9 +320,155 @@ subroutine pCCD(dotest,maxSCF,thresh,max_diis,nBas,nC,nO,nV,nR,ERI,ENuc,ERHF,eHF
|
||||
write(*,*)'!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!'
|
||||
|
||||
stop
|
||||
|
||||
|
||||
end if
|
||||
|
||||
! Deallocate memory
|
||||
|
||||
deallocate(err_diis,z_diis,r)
|
||||
|
||||
!--------------------------!
|
||||
! Compute density matrices !
|
||||
!--------------------------!
|
||||
|
||||
allocate(xOO(O,O),xVV(V,V),xOV(O,V))
|
||||
|
||||
xOO(:,:) = matmul(t,transpose(z))
|
||||
xVV(:,:) = matmul(transpose(z),t)
|
||||
xOV(:,:) = matmul(t,matmul(transpose(z),t))
|
||||
|
||||
! Form 1RDM
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allocate(rdm1(O+V,O+V))
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rdm1(:,:) = 0d0
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do i=1,O
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rdm1(i,i) = 2d0*(1d0 - xOO(i,i))
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end do
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do a=1,V
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rdm1(O+a,O+a) = 2d0*xVV(a,a)
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end do
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! Check 1RDM
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tr_1rdm = trace_matrix(O+V,rdm1)
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write(*,*) ' --> Trace of the 1RDM = ',tr_1rdm
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if( abs(dble(2*O) - tr_1rdm) > thresh ) &
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write(*,*) ' !!! Your 1RDM seems broken !!! '
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write(*,*)
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! Form 2RM
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allocate(rdm2(O+V,O+V,O+V,O+V))
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rdm2(:,:,:,:) = 0d0
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! iijj
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do i=1,O
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do j=1,O
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rdm2(i,i,j,j) = 2d0*xOO(i,j)
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end do
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end do
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! iiaa
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do i=1,O
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do a=1,V
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rdm2(i,i,O+a,O+a) = 2d0*(t(i,a) + xOV(i,a) - 2d0*t(i,a)*(xVV(a,a) + xOO(i,i) - t(i,a)*z(i,a)))
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end do
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||||
end do
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! aaii
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do i=1,O
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do a=1,V
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rdm2(O+a,O+a,i,i) = 2d0*z(a,i)
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end do
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end do
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! aabb
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do a=1,V
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do b=1,V
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rdm2(O+a,O+a,O+b,O+b) = 2d0*xVV(a,b)
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end do
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end do
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! ijij
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do i=1,O
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do j=1,O
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rdm2(i,j,i,j) = 4d0*(1d0 - xOO(i,i) - xOO(j,j))
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end do
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end do
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! ijji
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do i=1,O
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do j=1,O
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rdm2(i,j,j,i) = - 2d0*(1d0 - xOO(i,i) - xOO(j,j))
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end do
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||||
end do
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||||
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! iiii
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do i=1,O
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rdm2(i,i,i,i) = 2d0*(1d0 - xOO(i,i))
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end do
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! iaia
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do i=1,O
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do a=1,V
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rdm2(i,O+a,i,O+a) = 4d0*(xVV(a,a) - t(i,a)*z(i,a))
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end do
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end do
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||||
! iaai
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do i=1,O
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do a=1,V
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rdm2(i,O+a,O+a,i) = - 2d0*(xVV(a,a) - t(i,a)*z(i,a))
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end do
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||||
end do
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! aiai
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do i=1,O
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do a=1,V
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rdm2(O+a,i,O+a,i) = 4d0*(xVV(a,a) - t(i,a)*z(i,a))
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||||
end do
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||||
end do
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! aiia
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do i=1,O
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do a=1,V
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rdm2(O+a,i,i,O+a) = - 2d0*(xVV(a,a) - t(i,a)*z(i,a))
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end do
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||||
end do
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! abab
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do a=1,V
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rdm2(O+a,O+a,O+a,O+a) = 2d0*xVV(a,a)
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end do
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! Check 2RDM
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tr_2rdm = trace_matrix((O+V)**2,rdm2)
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write(*,*) ' --> Trace of the 2RDM = ',tr_2rdm
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||||
if( abs(dble(2*O*(2*O-1)) - tr_2rdm) > thresh ) &
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write(*,*) ' !!! Your 2RDM seems broken !!! '
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write(*,*)
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! Testing zone
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if(dotest) then
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call dump_test_value('R','pCCD correlation energy',EcCC)
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