論文の概要: Discontinuous Galerkin method with Voronoi partitioning for Quantum
Simulation of Chemistry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.00367v1
- Date: Sat, 31 Oct 2020 21:45:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-26 05:40:53.194772
- Title: Discontinuous Galerkin method with Voronoi partitioning for Quantum
Simulation of Chemistry
- Title（参考訳）: 量子化学シミュレーションのためのボロノイ分割不連続ガレルキン法
- Authors: Fabian M. Faulstich, Xiaojie Wu, Lin Lin
- Abstract要約: 我々は不連続なガレルキン法を任意の幾何学の分子および結晶系に適用するように拡張する。
本研究では, 水素鎖を用いた準1D, 2D, 3Dパーティション, H$_4$, CH$_4$を用いて, 平均場, 相関レベルでの性能について検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5301252700705212
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Molecular orbitals based on the linear combination of Gaussian type orbitals
are arguably the most employed discretization in quantum chemistry simulations,
both on quantum and classical devices. To circumvent a potentially dense
two-body interaction tensor and obtain lower asymptotic costs for quantum
simulations of chemistry, the discontinuous Galerkin (DG) procedure using a
rectangular partitioning strategy was recently piloted [McClean et al, New J.
Phys. 22, 093015, 2020]. The DG approach interpolates in a controllable way
between a compact description of the two-body interaction tensor through
molecular orbitals and a diagonal characterization through primitive basis
sets, such as a planewave dual basis set. The DG procedure gives rise to a
block-diagonal representation of the two-body interaction with reduced number
of two-electron repulsion integrals, which in turn reduces the cost of quantum
simulations. In the present work we extend this approach to be applicable to
molecular and crystalline systems of arbitrary geometry. We take advantage of
the flexibility of the planewave dual basis set, and combine the discontinuous
Galerkin procedure with a general partitioning strategy based on the Voronoi
decomposition. We numerically investigate the performance, at the mean-field
and correlated levels, with quasi-1D, 2D and 3D partitions using hydrogen
chains, H$_4$, CH$_4$ as examples, respectively. We also apply the method to
graphene as a prototypical example of crystalline systems.
- Abstract（参考訳）: ガウス型軌道の線形結合に基づく分子軌道は、量子化学シミュレーションにおいて量子デバイスと古典デバイスの両方で最もよく使われる離散化である。
潜在的に高密度な2体相互作用テンソルを回避し、化学の量子シミュレーションの漸近コストを下げるため、二乗分割戦略を用いた不連続なガレルキン(DG)法が最近試験された[McClean et al, New J. Phys 22 093015, 2020]。
DGアプローチは、分子軌道による2体相互作用テンソルのコンパクトな記述と、平面波双対基底集合のような原始基底集合による対角的特徴とを制御可能な方法で補間する。
dg法は、2電子反発積分の数を減少させる2体相互作用のブロック対角表現を生じさせ、量子シミュレーションのコストを減少させる。
本研究では、このアプローチを任意の幾何学の分子および結晶系に適用できるように拡張する。
平面波双対基底の柔軟性を利用して、不連続なガレルキン手順とボロノイ分解に基づく一般的な分割戦略を組み合わせる。
本研究では, 水素鎖を用いた準1D, 2D, 3D分割法, H$_4$, CH$_4$を例に, 平均場, 相関レベルでの性能を数値的に検討した。
また,この手法を結晶系の原型例としてグラフェンに適用した。
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