論文の概要: Elucidating Many-Body Effects in Molecular Core Spectra through Real-Time Approaches: Efficient Classical Approximations and a Quantum Perspective
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.17985v1
- Date: Sat, 22 Nov 2025 08:56:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-25 18:34:24.56921
- Title: Elucidating Many-Body Effects in Molecular Core Spectra through Real-Time Approaches: Efficient Classical Approximations and a Quantum Perspective
- Title（参考訳）: 実時間アプローチによる分子コアスペクトルの多体効果の解明:効率的な古典近似と量子的展望
- Authors: Vibin Abraham, Priyabrata Senapati, Himadri Pathak, Bo Peng,
- Abstract要約: 本稿では,Berker-Campbell-Hausdorff(BCH)拡張による費用対効果近似TD-dCCアンサーゼの階層化を提案する。
基底状態と電離状態の振幅のカップリングから生じる相関過程であるホール媒介励起経路を分離する詳細な成分分析法を開発した。
近似TD-dCC法は, 正確な多体スペクトル特徴と準粒子重みを密に, 効率的に再現できることを実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.186218508509959
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Accurately resolving many-body satellite features in molecular core-level spectra requires theoretical approaches that capture electron correlation both efficiently and systematically. The recently developed time-dependent double coupled-cluster (TD-dCC) ansatz achieves this by combining correlation effects from the N- and (N-1)-electron sectors, but its exact formulation remains computationally demanding. Here we introduce a hierarchy of cost-effective approximate TD-dCC ansatzes derived from truncated Baker-Campbell-Hausdorff (BCH) expansions, which preserve a single-similarity-transformation structure while retaining the essential correlation diagrams responsible for satellite formation. We further develop a detailed component analysis that isolates hole-mediated excitation pathways, which are correlated processes arising from the coupling between ground-state and ionized-state amplitudes. We use it to interpret quasiparticle and satellite features across the hierarchy. Applications to the single-impurity Anderson model and molecular systems (H2O and CH4) demonstrate that the approximate TD-dCC methods closely and efficiently reproduce exact many-body spectral features and quasiparticle weights. In parallel, we construct a fault-tolerant quantum signal processing algorithm for the core-hole Green's function, providing a scalable quantum route for simulating correlated core-level dynamics. Together, these developments establish complementary classical and quantum methodologies for quantitative, many-body-accurate core spectroscopy.
- Abstract（参考訳）: 分子核レベルのスペクトルで多くの天体の衛星の特徴を正確に解決するには、電子相関を効率的にかつ体系的に捉える理論的なアプローチが必要である。
最近開発されたTD-dCCアンサッツは、N-電子セクターと(N-1)電子セクターの相関効果を組み合わせてこれを達成しているが、その正確な定式化は計算的に要求されている。
本稿では,衛星形成に係わる本質的な相関図を維持しつつ,単一相似構造を保ちながら,Truncated Baker-Campbell-Hausdorff (BCH)展開から得られた費用対効果近似TD-dCCアンサーゼの階層構造を紹介する。
さらに、基底状態と電離状態の振幅のカップリングによる相関過程であるホール媒介励起経路を分離する詳細な成分分析法を開発した。
我々は、準粒子と衛星の特徴を階層的に解釈するためにそれを利用する。
単一不純物アンダーソンモデルと分子系(H2OとCH4)への応用は、近似的なTD-dCC法が正確な多体スペクトル特徴と準粒子重みを密かつ効率的に再現できることを証明している。
並行して、コアホールグリーン関数に対するフォールトトレラントな量子信号処理アルゴリズムを構築し、相関コアレベルダイナミクスをシミュレートするためのスケーラブルな量子経路を提供する。
これらの発展は、定量的かつ多体精度のコア分光のための補完的な古典的および量子的方法論を確立する。
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