論文の概要: From Entanglement to Bonds: Chemical Bonding Concepts from Quantum Information Theory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.15699v1
• Date: Sun, 26 Jan 2025 23:06:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-28 13:54:39.599280
• Title: From Entanglement to Bonds: Chemical Bonding Concepts from Quantum Information Theory
• Title（参考訳）: エンタングルメントからボンドへ:量子情報理論からの化学結合概念
• Authors: Lexin Ding, Eduard Matito, Christian Schilling,
• Abstract要約: 化学結合は、原子を分子に結合する非局所的な現象である。 我々は、量子情報、軌道絡み合いから等しく非局所的な概念のレンズを通して化学結合を合理化し、特徴づける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2289361708127877
• License:
• Abstract: Chemical bonding is a nonlocal phenomenon that binds atoms into molecules. Its ubiquitous presence in chemistry, however, stands in stark contrast to its ambiguous definition and the lack of a universal perspective for its understanding. In this work, we rationalize and characterize chemical bonding through the lens of an equally nonlocal concept from quantum information, the orbital entanglement. We introduce maximally entangled atomic orbitals (MEAOs) whose entanglement pattern is shown to recover both Lewis (two-center) and beyond-Lewis (multicenter) structures, with multipartite entanglement serving as a comprehensive index of bond strength. Our unifying framework for bonding analyses is effective not only for equilibrium geometries but also for transition states in chemical reactions and complex phenomena such as aromaticity. It also has the potential to elevate the Hilbert space atomic partitioning to match the prevalent real-space partitioning in the theory of atoms in molecules. Accordingly, our work opens new pathways for understanding fuzzy chemical concepts using rigorous, quantitative descriptors from quantum information.
• Abstract（参考訳）: 化学結合は、原子を分子に結合する非局所的な現象である。 しかし、化学におけるユビキタスな存在は、その曖昧な定義と、その理解に対する普遍的な視点の欠如とは対照的である。 本研究では、量子情報、軌道絡み合いから等局所的な概念のレンズを通して化学結合を合理化し、特徴付ける。 結合強度の包括的指標として多部構造を持つルイス (2中心) とルイス (3中心) とルイス (3中心) の両構造を復元するエンタングルメントパターンを示す最大エンタングルド原子軌道 (MEAOs) を導入する。 結合解析のための統一的な枠組みは、平衡測地だけでなく、化学反応や芳香族のような複雑な現象の遷移状態にも有効である。 また、ヒルベルト空間の原子分割が、分子中の原子の理論における一般的な実空間の分配と一致するように高められる可能性がある。 そのため、量子情報から厳密で定量的な記述子を用いて、ファジィな化学概念を理解するための新たな経路が開かれた。

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