論文の概要: Phenomenological Ehrenfest Dynamics with Topological and Geometric Phase Effects and the curious case of Elliptical intersection

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.14181v1
• Date: Thu, 16 Oct 2025 00:22:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-17 21:15:14.659416
• Title: Phenomenological Ehrenfest Dynamics with Topological and Geometric Phase Effects and the curious case of Elliptical intersection
• Title（参考訳）: 位相的および幾何学的位相効果を伴う現象論的エレンフェストダイナミクスと楕円交叉の興味深い事例
• Authors: Dhruv Sharma,
• Abstract要約: 本稿では,幾何学的位相(GP)効果を明示的に含み,非断熱的分子動力学をシミュレートするための包括的枠組みを提案する。 このフレームワークは、分子系の量子-古典的相互作用を研究するための貴重なツールを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.9579692859354525
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a comprehensive computational framework for simulating nonadiabatic molecular dynamics with explicit inclusion of geometric phase (GP) effects. Our approach is based on a generalized two-level Hamiltonian model that can represent various electronic state crossings - conical intersections, avoided crossings, and elliptic intersections - through appropriate parameterization. We introduce a novel prelooping trajectory initialization scheme, allowing us to encode the memory as an initial phase accumulated due to the adiabatic evolution over the potential energy surface. This is a unified framework to handle different types of level crossings by incorporating Berry curvature-based force corrections to Ehrenfest dynamics, ensuring accurate representation of topological effects. For conical intersections, our method incorporates the theoretically expected phase pi, while for elliptic intersections, it yields a parametrically tunable but loop radius (energy) independent phase different from pi. We also include an eccentricity parameter (e) in the diabatic coupling to model more realistic molecular systems. Numerical simulations demonstrate the consistency of our approach with theoretical predictions for mixing of states and inhibition from mixing due to geometric phase effects. This framework provides a valuable tool for studying quantum-classical interactions in molecular systems where geometric phase effects play a significant role. The elliptical intersection and geometric phase effect opens avenue for the design and discovery of degenerate materials. It produces a fresh look to help develop a new kind of spectroscopy and potential qubit applications. This simple Hamiltonian reveals a pathological phase protection effect E = kr, where k is real, that has great utility in a new spectroscopy design.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,幾何学的位相(GP)効果を明示的に含み,非断熱的分子動力学をシミュレーションするための包括的計算フレームワークを提案する。 我々のアプローチは、様々な電子状態の交差(円錐交叉、回避交叉、楕円交叉)を適切なパラメータ化によって表現できる一般化された2レベルハミルトンモデルに基づいている。 提案手法では,ポテンシャルエネルギー表面上の断熱的進化により蓄積した初期位相としてメモリを符号化する。 これは、ベリー曲率に基づく力補正をエレンフェスト力学に取り入れ、位相効果の正確な表現を確実にすることで、異なる種類の踏切を扱う統一的な枠組みである。 円錐交叉では、理論上期待される位相 pi を組み込むが、楕円交叉では、π とは異なるパラメトリックに調整できるが、ループ半径(エネルギー)の独立な位相を生成する。 また、より現実的な分子系をモデル化するために、ダイアバティックカップリングにおける偏心パラメータ(e)も含んでいる。 数値シミュレーションにより、状態の混合と幾何学的位相効果による混合の抑制に関する理論的予測との整合性を示す。 この枠組みは、幾何学的位相効果が重要な役割を果たす分子系の量子-古典的相互作用を研究するための貴重なツールを提供する。 楕円交叉と幾何学的位相効果は、縮退した材料の設計と発見のための道を開く。 新しいタイプの分光法と潜在的な量子ビットアプリケーションの開発を支援するために、新しい外観を生み出している。 この単純なハミルトニアンは、k が実数であるような病理的な位相保護効果 E = kr を明らかにし、新しい分光法の設計において非常に有用である。

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