論文の概要: Annealing for prediction of grand canonical crystal structures:
Efficient implementation of n-body atomic interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.03123v2
- Date: Mon, 11 Sep 2023 23:52:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-13 16:49:46.888413
- Title: Annealing for prediction of grand canonical crystal structures:
Efficient implementation of n-body atomic interactions
- Title（参考訳）: 大標準結晶構造の予測のためのアナーリング:n体原子間相互作用の効率的な実装
- Authors: Yannick Couzinie, Yusuke Nishiya, Hirofumi Nishi, Taichi Kosugi,
Hidetoshi Nishimori, Yu-ichiro Matsushita
- Abstract要約: 結晶構造予測(CSP)のための近代イジングマシンで使用可能なスキームを提案する。
我々は、一般的なn-体原子間相互作用、特に共有結合をシミュレートするために必要な3-体相互作用を考慮する。
結晶構造は、単位セルを識別し、各格子点に原子の存在または存在しないことを表わすバイナリ変数を配置することによって表される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose an annealing scheme usable on modern Ising machines for crystal
structures prediction (CSP) by taking into account the general n-body atomic
interactions, and in particular three-body interactions which are necessary to
simulate covalent bonds. The crystal structure is represented by discretizing a
unit cell and placing binary variables which express the existence or
non-existence of an atom on every grid point. The resulting quadratic
unconstrained binary optimization (QUBO) or higher-order unconstrained binary
optimization (HUBO) problems implement the CSP problem and is solved using
simulated and quantum annealing. Using the example of Lennard-Jones clusters we
show that it is not necessary to include the target atom number in the
formulation allowing for simultaneous optimization of both the particle density
and the configuration and argue that this is advantageous for use on annealing
machines as it reduces the total amount of interactions. We further provide a
scheme that allows for reduction of higher-order interaction terms that is
inspired by the underlying physics. We show for a covalently bonded monolayer
MoS2 crystal that we can simultaneously optimize for the particle density as
well as the crystal structure using simulated annealing. We also show that we
reproduce ground states of the interatomic potential with high probability that
are not represented on the initial discretization of the unit cell.
- Abstract（参考訳）: 本稿では, 一般的なn-体原子間相互作用, 特に共有結合をシミュレートするために必要な3-体相互作用を考慮し, 結晶構造予測(CSP)に現代イジングマシンで使用可能なアニール方式を提案する。
結晶構造は、単位セルを離散化し、各格子点上の原子の存在または非存在を表すバイナリ変数を配置することによって表される。
その結果,2次非拘束バイナリ最適化 (QUBO) や高次非拘束バイナリ最適化 (HUBO) の問題はCSP問題を解き,シミュレートおよび量子アニールを用いて解く。
lennard-jonesクラスタの例を用いて、粒子密度と構成の同時最適化を可能にする定式化において、ターゲット原子数を含める必要はなく、相互作用の総量を減らすため、アニーリングマシンでの使用に有利であることを示す。
さらに,基礎となる物理に触発された高次相互作用項の削減を可能にするスキームを提案する。
共共有結合型単層MoS2結晶について, 粒子密度と結晶構造をシミュレートアニールにより同時に最適化できることを示す。
また, 単位細胞の初期離散化に代表されない高い確率で, 原子間ポテンシャルの基底状態を再現することを示した。
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