ABACUS：BSE输入与激发能计算
用固定上游参考矩阵演示TDA、完整BSE、单重态与三重态，以及准粒子能剪刀修正。
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BSE从准粒子能量、单粒子态和屏蔽相互作用构建电子—空穴方程，得到激发能与激发态。本篇先把输入和计算步骤走通，下一篇读取态振幅与k点贡献。
本包使用固定上游BSE测试资料。其中GW/KS/Wc矩阵由上游提供，本教程没有重新计算GW。上游说明中的QP来自TZDP、Wc来自小1s基组快速测试，二者并非统一收敛的材料计算。因此本例演示文件接口和矩阵求解，不报告收敛的材料激子结合能。
unzip abacus-bse-wave685-*.zip
cd abacus-bse
bash results.sh
bash plot.sh
以上只读取参考数据并重绘，不启动新计算。重新计算请使用新解压的目录。 本例使用ABACUS实验功能个人环境，固定3.11.0-beta10源码。公共3.10.1模块仍可用于原有计算；不能直接用旧模块运行本篇新版功能。
bash use-toolchain.sh ../abacus-ri-env/toolchain
bash prepare.sh
sbatch job.slurm
squeue -u "$USER"
脚本申请cpu-8173m的56核独占整节点，本例内部使用一个MPI进程和一个线程，仍按整节点计费。CPU资源暂不可用时可以先读取参考数据。这里的小网格用于学习输入输出，实际研究需分别收敛k点、截断能、基组或空带数。
1. 先看输入目录#
ls inputs/tda
ls inputs/tda/librpa.d
head -15 inputs/tda/librpa.d/energy_qp.txt
cat inputs/tda/STRU
cat inputs/tda/KPT
模型是周期性两H原子测试晶体，电子k网格2×2×2，保留一条占据带和一条空带；不是孤立H₂分子。librpa.d/包含准粒子能、KS本征矢、屏蔽相互作用和辅助基矩阵。不能仅把任意结构的energy_qp.txt替换进去，其他矩阵必须与结构、基组、k点和带编号匹配。
2. BSE的INPUT#
INPUT_PARAMETERS
suffix autotest
pseudo_dir ./
orbital_dir ./
calculation nscf
ntype 1
nbands 2
basis_type lcao
rpa_outdir librpa.d
esolver_type lr
xc_kernel bse
lr_solver elpa
lr_nstates -1
nocc 1
nvirt 1
out_wfc_lr 1
bse_spin_types singlet triplet rpa ipa
bse_tda tda
bse_use_fine_kgrid 0
nspin 1
ecutwfc 60
esolver_type lr与xc_kernel bse选择BSE线性响应入口。lr_solver elpa采用本例的矩阵对角化方式。nocc 1、nvirt 1定义跃迁空间；真实材料通常需要更多带并检查收敛。rpa_outdir librpa.d指定同一套矩阵所在目录。out_wfc_lr 1输出激发能与态振幅，便于后续分析。bse_tda tda为Tamm–Dancoff近似，full保留反共振耦合。bse_spin_types singlet triplet rpa ipa一次计算四种核；这里的RPA/IPA是BSE方程的对照核，不表示另外完成了LibRPA关联能或GW计算。
3. 一次提交三种条件#
sbatch job.slurm
脚本分别求解：
| 目录 | 内容 |
|---|---|
work/tda |
TDA，原准粒子能 |
work/full |
完整BSE，原准粒子能 |
work/tda-scissor |
TDA，所有空带QP能增加0.1 Ha |
剪刀修正输入已经放在第三个目录，改变的是energy_qp.txt最后一列的空带QP能；不是修改占据数、KS能和屏蔽矩阵。
diff -u inputs/tda/librpa.d/energy_qp.txt inputs/tda-scissor/librpa.d/energy_qp.txt
python3 extract.py
cat my-results.csv
cat work/tda/OUT.autotest/Excitation_Energy_singlet.dat
cat work/full/OUT.autotest/Excitation_Energy_full_singlet.dat
原始Excitation_Energy*.dat单位为Ry。显示表trans_analysis*.dat同时列出Ry与eV，但位数较少；精细数值比较应读取原始文件。
4. 本例实际结果#
TDA第一单重态为50.451205 eV，上游QP最小垂直能隙50.393277 eV。两者相减约−0.057928 eV，不能把它截成零或据此宣布得到材料束缚激子；这正体现了该组快速测试矩阵的适用边界。
给所有空带QP能统一加0.1 Ha后，四种TDA核的八个激发能都增加0.1 Ha，约2.72114 eV。IPA-TDA能量与输入的八个QP能隙相符，最大差约2.27×10⁻⁹ Ha。
5. 换成自己的材料前#
先完成同一物理条件下的KS、准粒子能和屏蔽矩阵生产，核对k点顺序、轨道和辅助基、带编号与单位，再逐项收敛空带、占据带和k点。只运行本包的BSE求解器，不能替代前面的材料电子结构与GW步骤。