論文の概要: Machine Learning Nonadiabatic Dynamics: Eliminating Phase Freedom of Nonadiabatic Couplings with the State-Intraction State-Averaged Spin-Restricted Ensemble-Referenced Kohn-Sham Approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.22801v2
• Date: Thu, 16 Jan 2025 10:42:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-17 21:49:24.388516
• Title: Machine Learning Nonadiabatic Dynamics: Eliminating Phase Freedom of Nonadiabatic Couplings with the State-Intraction State-Averaged Spin-Restricted Ensemble-Referenced Kohn-Sham Approach
• Title（参考訳）: 機械学習非断熱力学:状態誘導型スピン制限エンサンブル法による非断熱カップリングの位相自由化
• Authors: Sung Wook Moon, Soohaeng Yoo Willow, Tae Hyeon Park, Seung Kyu Min, Chang Woo Myung,
• Abstract要約: ダイアバティック・ハミルトニアン(英語版)の対角要素の平方から派生した位相なし結合項$Delta2$を導入する。 その結果,$Delta2$をベースとしたML-ESMD法は,初期ESMDシミュレーションを再現できることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Excited-state molecular dynamics (ESMD) simulations near conical intersections (CIs) pose significant challenges when using machine learning potentials (MLPs). Although MLPs have gained recognition for their integration into mixed quantum-classical (MQC) methods, such as trajectory surface hopping (TSH), and their capacity to model correlated electron-nuclear dynamics efficiently, difficulties persist in managing nonadiabatic dynamics. Specifically, singularities at CIs and double-valued coupling elements result in discontinuities that disrupt the smoothness of predictive functions. Partial solutions have been provided by learning diabatic Hamiltonians with phaseless loss functions to these challenges. However, a definitive method for addressing the discontinuities caused by CIs and double-valued coupling elements has yet to be developed. Here, we introduce the phaseless coupling term, $\Delta^2$, derived from the square of the off-diagonal elements of the diabatic Hamiltonian in the state-interaction state-averaged spin-restricted ensemble-referenced Kohn-Sham (SI-SA-REKS, briefly SSR)(2,2) formalism. This approach improves the stability and accuracy of the MLP model by addressing the issues arising from CI singularities and double-valued coupling functions. We apply this method to the penta-2,4-dieniminium cation (PSB3), demonstrating its effectiveness in improving MLP training for ML-based nonadiabatic dynamics. Our results show that the $\Delta^2$ based ML-ESMD method can reproduce ab initio ESMD simulations, underscoring its potential and efficiency for broader applications, particularly in large-scale and long-timescale ESMD simulations.
• Abstract（参考訳）: 円錐交叉(CI)近傍の励起状態分子動力学(ESMD)シミュレーションは、機械学習ポテンシャル(MLP)を使用する場合、大きな課題となる。 MLPは、軌道表面ホッピング(TSH)のような混合量子古典法(MQC)への統合と、相関する電子核力学を効率的にモデル化する能力の認識を得たが、非断熱力学の管理には困難が続いている。 特に、CIにおける特異点と二重値結合要素は、予測関数の滑らかさを損なう不連続をもたらす。 部分解は、これらの課題に対して位相のない損失関数を持つダイアバティックハミルトニアンを学習することによって提供されてきた。 しかし、CIと二重値結合要素による不連続性に対処する決定的な手法はまだ開発されていない。 ここでは、状態-相互作用状態-平均スピン制限アンサンブル参照コーンシャム(SI-SA-REKS, 短時間SSR)(2,2)形式論において、ダイアバティックハミルトニアンの対角要素の正方形から導かれる位相レス結合項である$\Delta^2$を紹介する。 このアプローチは、CI特異点と二重値結合関数に起因する問題に対処することにより、MLPモデルの安定性と精度を向上させる。 本手法をPenta-2,4-diniminium cation (PSB3) に適用し,MLをベースとした非線形力学におけるMPPトレーニングの改善効果を示した。 以上の結果から, ML-ESMD法は, Ab初期ESMDシミュレーションを再現することができ, 特に大規模・大規模ESMDシミュレーションにおいて, より広範な応用の可能性と効率性を実証できることがわかった。

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