論文の概要: Towards Accurate Mixed Quantum Classical Simulations of Vibrational Polaritonic Chemistry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.04570v1
- Date: Thu, 06 Feb 2025 23:50:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-10 14:55:18.258194
- Title: Towards Accurate Mixed Quantum Classical Simulations of Vibrational Polaritonic Chemistry
- Title（参考訳）: 振動分極化学の正確な混合量子古典シミュレーションに向けて
- Authors: Muhammad R. Hasyim, Arkajit Mandal, David R. Reichman,
- Abstract要約: 本稿では,従来のMQC手法の限界に対処するため,表面ホッピング (MASH) へのマッピング手法を提案する。
我々は空洞モードの量子的処理を取り入れ、以前の研究でよく用いられる古典的な近似を超えて移動する。
振動分極化学の単一分子モデルの結果、MASHと量子キャビティモードを組み合わせることで、最も正確な速度が得られることが示された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Interest in vibrational polaritonic chemistry, where ground-state chemical kinetics are modified via confined optical modes in a cavity, has surged in recent years. Although models have been developed to understand cavity-modified reactions, fully quantum mechanical simulations remain out of reach for the collective regime that involves many molecules, a critical aspect of the phenomenon. Mixed quantum-classical (MQC) simulations offer a scalable alternative, but their accuracy requires testing and potential improvements even in the single-molecule limit. In this work, we take this step by first introducing the mapping approach to surface hopping (MASH) to address the limitations of traditional MQC methods. Second, we incorporate a quantum treatment of the cavity mode, moving beyond the classical approximations often employed in previous studies. Results for a single-molecule model of vibrational polaritonic chemistry show that combining MASH with a quantum cavity mode yields the most accurate rates. However, this scheme may produce different long-time population dynamics at zero coupling depending on whether the cavity mode is quantized; a problem known as size-inconsistency in MASH. We address this problem proposing the $\epsilon$-MASH approach, which forbids hopping between states with negligible nonadiabatic couplings (NACs). Combining MASH with a quantum cavity mode thus provides a promising approach for scalable and accurate MQC simulations in the collective regime.
- Abstract（参考訳）: 振動分極化学(英語版)への関心は、基底状態の化学反応がキャビティ内の制限された光学モードによって変化し、近年急増している。
キャビティ修飾反応を理解するためにモデルが開発されたが、完全な量子力学シミュレーションは、多くの分子を含む集合状態には及ばず、この現象の重要な側面である。
混合量子古典(MQC)シミュレーションはスケーラブルな代替手段を提供するが、その精度は単一分子の極限においてもテストと潜在的な改善を必要とする。
本研究では,従来のMQC手法の限界に対処するため,まず表面ホッピング (MASH) へのマッピング手法を導入する。
第二に、空洞モードの量子的処理を取り入れ、従来の研究でよく用いられる古典的な近似を超えて移動する。
振動分極化学の単一分子モデルの結果、MASHと量子キャビティモードを組み合わせることで、最も正確な速度が得られることが示された。
しかし、このスキームはキャビティモードが量子化されているかどうかによって、ゼロカップリングで異なる時間集団ダイナミクスを生成する可能性がある。
我々はこの問題に対処するために$\epsilon$-MASHアプローチを提案し、これは負の非断熱結合(NAC)を持つ状態間のホッピングを禁止している。
したがって、MASHと量子キャビティモードを組み合わせることは、集合状態におけるスケーラブルで正確なMQCシミュレーションに有望なアプローチを提供する。
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