當物質被光照射時，物質中的電子和離子會振動，這種振動會引起光的折射和反射。爲了明確這些現象的原理，可利用開源軟體SALMON進行了計算，該軟體運用了第一性原理計算法來計算被光照射的物質中發生的電子和離子微觀運動。日本築波大學計算科學研究中心的矢花一浩教授等人組成的聯合研究團隊牽線開發出了SALMON，並於2017年公開了第一版。
光與物質的相輔作用示意圖。脈衝光射入由大量原子構成的二氧化矽表面，發光能量轉移到表面的電子和離子中。
此次，聯合研究團隊利用超級計算機「富嶽」，全球首次成功地對包含1萬個以上原子的奈米物質的光學響應進行了第一性原理計算。研究團隊對SALMON進行了高精度的調整，利用富嶽整個系統約六分之一的CPU實施了由10萬多個進程組成的並行計算，由此明確了厚度約爲6奈米的氧化硅玻璃（SiO2）薄膜與強脈衝光的非線性光學響應。結果顯示玻璃會變得不透明，光會被快速吸收。另外還應答到，反射波和透射波產生了振動頻率約爲入射光數倍～數十倍的高次諧波成分。
SALMON透過自由設定並類比光的脈衝波形和物質的結構，有助於闡明實驗中難以測量的微觀空間中的電子和離子的運動所引發的現象等。研究團隊今後還將利用以富嶽爲首的超級計算機對多種光學現象進行計算，目標是證明SALMON在原子層面明確各種現象的有效性，使SALMON成爲世視線誘導標準的軟體以得到廣泛利用。
原文：JSTnews 4月號
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
