論文の概要: Global Plane Waves From Local Gaussians: Periodic Charge Densities in a Blink

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.19966v1
• Date: Tue, 27 Jan 2026 16:19:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-29 15:46:06.617922
• Title: Global Plane Waves From Local Gaussians: Periodic Charge Densities in a Blink
• Title（参考訳）: グローバル・プレーン、地元ガウスからの波-周期的な電荷密度低下で
• Authors: Jonas Elsborg, Felix Ærtebjerg, Luca Thiede, Alán Aspuru-Guzik, Tejs Vegge, Arghya Bhowmik,
• Abstract要約: ELECTRAFIは結晶材料の周期電荷密度を予測するための高速でエンドツーエンドの微分可能なモデルである。 最新の精度は定期的なベンチマークで一致し、最強の競合手法の最大633倍の速さだ。 以上の結果から,精度と推定コストがエンドツーエンドのDFT高速化を共同で決定できることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.882657972333541
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We introduce ELECTRAFI, a fast, end-to-end differentiable model for predicting periodic charge densities in crystalline materials. ELECTRAFI constructs anisotropic Gaussians in real space and exploits their closed-form Fourier transforms to analytically evaluate plane-wave coefficients via the Poisson summation formula. This formulation delegates non-local and periodic behavior to analytic transforms, enabling reconstruction of the full periodic charge density with a single inverse FFT. By avoiding explicit real-space grid probing, periodic image summation, and spherical harmonic expansions, ELECTRAFI matches or exceeds state-of-the-art accuracy across periodic benchmarks while being up to $633 \times$ faster than the strongest competing method, reconstructing crystal charge densities in a fraction of a second. When used to initialize DFT calculations, ELECTRAFI reduces total DFT compute cost by up to ~20%, whereas slower charge density models negate savings due to high inference times. Our results show that accuracy and inference cost jointly determine end-to-end DFT speedups, and motivate our focus on efficiency.
• Abstract（参考訳）: 結晶中の周期電荷密度を予測するための高速・エンドツーエンド微分モデルELECTRAFIを導入する。 ELECTRAFIは実空間で異方性ガウスを構成し、その閉形式フーリエ変換を利用してポアソン和式を用いて平面波係数を解析的に評価する。 この定式化は非局所的および周期的挙動を解析変換に委譲し、1つの逆FFTで全周期電荷密度の再構成を可能にする。 ELECTRAFIは、明示的な実空間格子探索、周期的画像和、球面高調波展開を避けることにより、周期的ベンチマーク間での最先端の精度を一致または超過し、最強の競合法よりも最大633 \times$の速度で結晶電荷密度を1秒で再構築する。 DFT計算の初期化に使用される場合、ELECTRAFIは総DFT計算コストを最大20%削減する一方、より遅い電荷密度モデルは高い推論時間による節約を否定する。 この結果から,精度と推定コストがエンドツーエンドのDFT高速化を共同で決定し,効率性に焦点をあてることが示唆された。

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