論文の概要: Fragment quantum embedding using the Householder transformation: a multi-state extension based on ensembles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.14278v2
- Date: Mon, 2 Sep 2024 20:33:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-04 17:11:28.221372
- Title: Fragment quantum embedding using the Householder transformation: a multi-state extension based on ensembles
- Title（参考訳）: ハウスホルダー変換を用いたフラッメント量子埋め込み-アンサンブルに基づく多状態展開
- Authors: Filip Cernatic, Emmanuel Fromager, Saad Yalouz,
- Abstract要約: 密度行列埋め込み理論 (DMET) は, 集合体を埋め込む新しいツールとして, 世帯変換を用いて再検討されている。
本研究では,複数の電子状態の記述への世帯変換の利用を拡大する。
- 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: In recent works by Yalouz et al. (J. Chem. Phys. 157, 214112, 2022) and Sekaran et al. (Phys. Rev. B 104, 035121, 2021; Computation 10, 45, 2022), Density Matrix Embedding Theory (DMET) has been reformulated through the use of the Householder transformation as a novel tool to embed a fragment within extended systems. The transformation was applied to a reference non-interacting one-electron reduced density matrix to construct fragments' bath orbitals, which are crucial for subsequent ground state calculations. In the present work, we expand upon these previous developments and extend the utilization of the Householder transformation to the description of multiple electronic states, including ground and excited states. Based on an ensemble noninteracting density matrix, we demonstrate the feasibility of achieving exact fragment embedding through successive Householder transformations, resulting in a larger set of bath orbitals. We analytically prove that the number of additional bath orbitals scales directly with the number of fractionally occupied natural orbitals in the reference ensemble density matrix. A connection with the regular DMET bath construction is also made. Then, we illustrate the use of this ensemble embedding tool in single-shot DMET calculations to describe both ground and first excited states in a Hubbard lattice model and an ab initio hydrogen system. Lastly, we discuss avenues for enhancing ensemble embedding through self-consistency and explore potential future directions.
- Abstract（参考訳）: Yalouz et al (J. Chem. Phys. 157, 214112, 2022) と Sekaran et al (Phys. Rev. B 104, 035121, 2021; Computation 10, 45, 2022) による最近の研究では、拡張されたシステムに断片を埋め込む新しいツールとしてハウステリア変換を用いて密度行列埋め込み理論 (DMET) が再構成されている。
この変換を参照非干渉型1電子還元密度行列に適用し、破片の浴軌道を構築し、その後の基底状態の計算に不可欠である。
本研究は, これまでの展開を拡大し, 地中および励起状態を含む複数の電子状態の記述への世帯変換の利用を拡大するものである。
アンサンブル非相互作用密度行列に基づいて, 連続した世帯変換によって正確な断片を埋め込むことが可能であり, 浴槽軌道の集合が大きくなることを示す。
解析により, 入浴軌道の数は, 基準アンサンブル密度行列における天然軌道の分数的占有数と直接的に一致することを示した。
また、通常のDMET浴場との接続も行う。
次に、このアンサンブル埋め込みツールを単発DMET計算に用いて、ハバード格子モデルとアブイニシアト水素系において、基底状態と第1励起状態の両方を記述する。
最後に,自己整合性によるアンサンブル埋め込みの促進と今後の展望について考察する。
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