論文の概要: High-order geometric integrators for representation-free Ehrenfest dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.00607v2
• Date: Sat, 4 Sep 2021 14:40:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-23 20:45:01.359292
• Title: High-order geometric integrators for representation-free Ehrenfest dynamics
• Title（参考訳）: 表現自由なエレンフェストダイナミクスのための高次幾何積分器
• Authors: Seonghoon Choi and Ji\v{r}\'i Van\'i\v{c}ek
• Abstract要約: エレンフェスト力学は、アブイニシアト混合量子古典分子動力学の有用な近似である。 分子時間依存シュル・オーディンガー方程式の正確な解に対する厳密な近似であるが、エレンフェスト力学はシンプレクティックであり、時間的可逆である。
• 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: Ehrenfest dynamics is a useful approximation for ab initio mixed quantum-classical molecular dynamics that can treat electronically nonadiabatic effects. Although a severe approximation to the exact solution of the molecular time-dependent Schr\"odinger equation, Ehrenfest dynamics is symplectic, time-reversible, and conserves exactly the total molecular energy as well as the norm of the electronic wavefunction. Here, we surpass apparent complications due to the coupling of classical nuclear and quantum electronic motions and present efficient geometric integrators for "representation-free" Ehrenfest dynamics, which do not rely on a diabatic or adiabatic representation of electronic states and are of arbitrary even orders of accuracy in the time step. These numerical integrators, obtained by symmetrically composing the second-order splitting method and exactly solving the kinetic and potential propagation steps, are norm-conserving, symplectic, and time-reversible regardless of the time step used. Using a nonadiabatic simulation in the region of a conical intersection as an example, we demonstrate that these integrators preserve the geometric properties exactly and, if highly accurate solutions are desired, can be even more efficient than the most popular non-geometric integrators.
• Abstract（参考訳）: エレンフェスト力学は、電子的非断熱効果を処理できるアブイニシオ混合量子古典分子動力学の有用な近似である。 Although a severe approximation to the exact solution of the molecular time-dependent Schr\"odinger equation, Ehrenfest dynamics is symplectic, time-reversible, and conserves exactly the total molecular energy as well as the norm of the electronic wavefunction. Here, we surpass apparent complications due to the coupling of classical nuclear and quantum electronic motions and present efficient geometric integrators for "representation-free" Ehrenfest dynamics, which do not rely on a diabatic or adiabatic representation of electronic states and are of arbitrary even orders of accuracy in the time step. これらの数値積分器は、2階分割法を対称に構成し、速度論的および潜在的伝播ステップを正確に解き、使用した時間ステップにかかわらずノルム保存、シンプレクティック、時間可逆である。 円錐交叉の領域における非断熱シミュレーションを例にあげて,これらの積分器が幾何学的性質を正確に保持し,高精度な解を求めるならば,最も一般的な非幾何積分器よりも効率的であることを示す。

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