論文の概要: Electronic quantum trajectories with quantum nuclei

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.13632v1
• Date: Tue, 28 Sep 2021 11:48:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-13 07:48:23.253518
• Title: Electronic quantum trajectories with quantum nuclei
• Title（参考訳）: 量子核を持つ電子量子軌道
• Authors: Axel Schild
• Abstract要約: 我々は、電子量子軌道の理論を、核の完全な量子力学的処理に一般化する。 我々は、原子核を電子運動の量子時計と見なせることを示し、量子力学の完全な量子力学的クロック依存バージョンを開発する。
• 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: Quantum trajectory calculations for electrons are a useful tool in the field of molecular dynamics, e.g. to understand processes in ultrafast spectroscopy. They have, however, two limitation: On the one hand, such calculations are typically based on the Born-Oppenheimer approximation (BOA) and the electron dynamics for stationary nuclei is considered, thus neglecting quantum effects of the nuclei. On the other hand, even if the quantum nuclear motion would be taken into account, a BOA dynamics on a single potential energy surface would not provide any electron trajectories because the electronic part is treated as a stationary problem. By using the exact factorization method, we overcome these limitations and generalize the theory of electronic quantum trajectories to a fully quantum-mechanical treatment of the nuclei. After reviewing the time-dependent theory of quantum hydrodynamics and quantum trajectories, we show that the nuclei can be viewed as a quantum clock for the electronic motion and we develop a fully quantum-mechanical clock-dependent version of quantum hydrodynamics. This theory is used to obtain electronic trajectories for quantum nuclei, as is exemplified for a model system of a proton-coupled electron transfer dynamics. Our work generalizes the concept of quantum trajectories and lays the foundations for the development of trajectory-based simulation methods of electron dynamics beyond the BOA.
• Abstract（参考訳）: 電子の量子軌道計算は、例えば超高速分光法における過程を理解するために分子動力学の分野で有用なツールである。 しかし、2つの制限がある:一方、そのような計算は一般にボルン=オッペンハイマー近似(BOA)に基づいており、定常核の電子力学が考慮され、原子核の量子効果を無視する。 一方、仮に量子核運動が考慮されたとしても、単一ポテンシャルエネルギー表面上のBOAダイナミクスは、電子部品が定常的な問題として扱われるため、電子軌道を提供しない。 厳密な因子分解法を用いて、これらの限界を克服し、電子量子軌道の理論を核の完全な量子力学的処理に一般化する。 量子流体力学と量子軌道の時間依存理論を概観した後、原子核は電子運動の量子時計と見なすことができ、量子流体力学の完全な量子力学的時計依存バージョンを開発する。 この理論は、陽子結合電子移動力学のモデル系で例示されるように、量子核の電子軌道を得るために用いられる。 我々の研究は、量子軌道の概念を一般化し、BOAを超える電子力学の軌道に基づくシミュレーション手法の開発の基礎を成す。

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