論文の概要: Simple Exchange-Correlation Energy Functionals for Strongly Coupled Light-Matter Systems based on the Fluctuation-Dissipation Theorem

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.06980v1
• Date: Wed, 14 Apr 2021 17:02:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-03 21:03:33.588233
• Title: Simple Exchange-Correlation Energy Functionals for Strongly Coupled Light-Matter Systems based on the Fluctuation-Dissipation Theorem
• Title（参考訳）: ゆらぎ散逸定理に基づく強結合光マター系の単純な交換相関エネルギー汎関数
• Authors: Johannes Flick
• Abstract要約: 断熱・断熱・断熱・断熱の定理から導かれるQEDFT交換相関エネルギーに対する第1次勾配型密度関数を導入する。 この研究により、QEDFTフレームワーク内でより大規模なシステムの第一原理計算が可能になった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Recent experimental advances in strongly coupled light-matter systems has sparked the development of general ab-initio methods capable of describing interacting light-matter systems from first principles. One of these methods, quantum-electrodynamical density-functional theory (QEDFT), promises computationally efficient calculations for large correlated light-matter systems with the quality of the calculation depending on the underlying approximation for the exchange-correlation functional. So far no true density-functional approximation has been introduced limiting the efficient application of the theory. In this paper, we introduce the first gradient-based density functional for the QEDFT exchange-correlation energy derived from the adiabatic-connection fluctuation-dissipation theorem. We benchmark this simple-to-implement approximation on small systems in optical cavities and demonstrate its relatively low computational costs for fullerene molecules up to C$_{180}$ coupled to 400,000 photon modes in a dissipative optical cavity. This work now makes first principle calculations of much larger systems possible within the QEDFT framework effectively combining quantum optics with large-scale electronic structure theory.
• Abstract（参考訳）: 強結合型光マターシステムの最近の実験的進歩は、第一原理から相互作用する光マターシステムを記述できる一般的なab-initio法の開発を促した。 これらの方法の1つ、量子電気力学密度汎関数理論(qedft)は、交換相関汎関数の基底近似に依存する計算の品質を持つ大きな相関光マター系に対する計算効率の高い計算を約束する。 今のところ、理論の効率的な適用を制限する真の密度汎関数近似は導入されていない。 本稿では, adiabatic-connection fluctuation-dissipation theorem に由来する qedft exchange-correlation energy に対する最初の勾配に基づく密度汎関数を提案する。 我々は、この簡単な実装近似を光学キャビティ内の小さな系にベンチマークし、フラーレン分子の相対的に低い計算コストをC$_{180}$に、散逸性光学キャビティ内の40,000光子モードに結合することを示した。 この研究により、量子光学と大規模電子構造理論を効果的に結合したqedftフレームワークにおいて、より大きな系の第一原理計算が可能になる。

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