論文の概要: Computing Exchange Coupling constants in Transition metal complexes with Tensor Product Selected Configuration Interaction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.13002v1
• Date: Mon, 18 Aug 2025 15:23:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-19 14:49:11.44502
• Title: Computing Exchange Coupling constants in Transition metal complexes with Tensor Product Selected Configuration Interaction
• Title（参考訳）: テンソル生成物選択構成相互作用を持つ遷移金属錯体の計算交換結合定数
• Authors: Arnab Bachhar, Nicholas J. Mayhall,
• Abstract要約: 遷移金属錯体は電子構造理論にとって重要な課題である。 最近開発した製品選択構成相互作用 (TPSCI) と密度行列再正規化群 (DMRG) を比較し, 6つの遷移金属系における交換結合定数の計算を行った。 主な利点は、統計誤差を小さくした直接J補間を可能にする自然多状態能力と、挑戦するシステムに対する計算効率である。
• 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: Transition metal complexes present significant challenges for electronic structure theory due to strong electron correlation arising from partially filled $d$-orbitals. We compare our recently developed Tensor Product Selected Configuration Interaction (TPSCI) with Density Matrix Renormalization Group (DMRG) for computing exchange coupling constants in six transition metal systems, including dinuclear Cr, Fe, and Mn complexes and a tetranuclear Ni-cubane. TPSCI uses a locally correlated tensor product state basis to capture electronic structure efficiently while maintaining interpretability. From calculations on active spaces ranging from (22e,29o) to (42e,49o), we find that TPSCI consistently yields higher variational energies than DMRG due to truncation of local cluster states, but provides magnetic exchange coupling constants (J) generally within 10-30 cm$^{-1}$ of DMRG results. Key advantages include natural multistate capability enabling direct J extrapolation with smaller statistical errors, and computational efficiency for challenging systems. However, cluster state truncation represents a fundamental limitation requiring careful convergence testing, particularly for large local cluster dimensions. We identify specific failure cases where current truncation schemes break down, highlighting the need for improved cluster state selection methods and distributed memory implementations to realize TPSCI's full potential for strongly correlated systems.
• Abstract（参考訳）: 遷移金属錯体は、部分的に$d$-軌道で満たされた電子相関が強いため、電子構造理論にとって重要な課題である。 最近開発されたTPSCI(Tensor Product Selected Configuration Interaction)と密度行列再正規化グループ(DMRG)を比較し、二核Cr, Fe, Mn錯体と四核Ni-Cubaneを含む6つの遷移金属系の交換結合定数を計算した。 TPSCIは、解釈可能性を維持しながら電子構造を効率的に捉えるために、局所的に相関したテンソル積状態基底を用いる。 22e,29o) から (42e,49o) までの活性空間の計算から、TPSCI は局所クラスター状態の切り離しにより DMRG よりも高い変動エネルギーを得るが、一般的に DMRG の結果の 10-30 cm$^{-1} の範囲内に磁気交換結合定数 (J) を与える。 主な利点は、統計誤差を小さくした直接J補間を可能にする自然多状態能力と、挑戦するシステムに対する計算効率である。 しかし、クラスター状態の切り離しは、特に大規模な局所クラスタ次元において、注意深い収束テストを必要とする基本的な制限である。 そこで本研究では,TPSCIの強相関系に対する潜在能力を実現するために,クラスタ状態選択法の改善と分散メモリ実装の必要性を強調した。

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