論文の概要: Quantum hydrodynamics of coupled electron-nuclear systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.08766v1
- Date: Thu, 12 Oct 2023 23:26:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-16 15:14:54.002223
- Title: Quantum hydrodynamics of coupled electron-nuclear systems
- Title（参考訳）: 結合電子核系の量子力学
- Authors: Rocco Martinazzo and Irene Burghardt
- Abstract要約: 電子核系の量子力学は、波動関数の正確な分解の観点から解析される。
純粋な状態の場合、これは核力学と流体要素に結びついた電子密度演算子の量子力学的な記述によって達成される。
ここで提示された理論は、非断熱的な分子問題に取り組むために現在使われているいくつかの混合量子古典的アプローチによる正確な量子力学を橋渡しする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The quantum dynamics of electron-nuclear systems is analyzed from the
perspective of the exact factorization of the wavefunction, with the aim of
defining gauge invariant equations of motion for both the nuclei and the
electrons. For pure states this is accomplished with a quantum hydrodynamical
description of the nuclear dynamics and electronic density operators tied to
the fluid elements. For statistical mixtures of states the exact factorization
approach is extended to two limiting situations that we call "type-n" and
"type-e" mixtures, depending on whether the nuclei or the electrons are,
respectively, in an intrinsically mixed state. In both cases a fully gauge
invariant formulation of the dynamics is obtained again in hydrodynamic form
with the help of mechanical momentum moments (MMMs). Nuclear MMMs extend in a
gauge invariant way the ordinary momentum moments of the Wigner distribution
associated with a density matrix of positional variables, electron MMMs are
operator-valued and represent a generalization of the (conditional) density
operators used for pure states. The theory presented here bridges exact quantum
dynamics with several mixed quantum-classical approaches currently in use to
tackle non-adiabatic molecular problems, offering a foundation for systematic
improvements. It further connects to non-adiabatic theories in condensed-phase
systems. As an example, we re-derive the finite-temperature theory of
electronic friction of Dou, Miao \& Subotnik (Phys. Rev. Lett. 119, 046001
(2017)) from the dynamics of "type-e" mixtures and discuss possible
improvements.
- Abstract（参考訳）: 電子核系の量子力学は、原子核と電子の両方に対するゲージ不変運動方程式を定義することを目的として、波動関数の正確な分解の観点から解析される。
純粋な状態の場合、これは核力学と流体要素に結びついた電子密度演算子の量子力学的記述によって達成される。
統計的混合状態の場合、正確な分解法は「タイプn」と「タイプe」の混合と呼ばれる2つの制限条件に拡張され、それぞれ核と電子が本質的に混合状態にあるかによって異なる。
どちらの場合も、機械モーメントモーメントモーメント(MMM)の助けを借りて、力学の完全なゲージ不変な定式化が再び流体力学形式で得られる。
核MMMは、位置変数の密度行列に関連するウィグナー分布の通常のモーメントモーメントモーメントをゲージ不変に拡張し、電子MMMは演算子評価され、純粋な状態に使用される(条件付き)密度演算子の一般化を表す。
この理論は、非断熱的な分子問題に取り組むために現在使われているいくつかの混合量子古典的アプローチで正確な量子力学を橋渡しし、体系的な改善の基礎を提供する。
さらに、凝縮相系の非断熱理論と結びついている。
例えば、Dou, Miao \& Subotnik (Phys) の電子摩擦の有限温度理論を再導出する。
Rev. Lett.
119, 046001 (2017)) 型-e混合系のダイナミクスから改善の可能性について議論した。
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