論文の概要: Selecting optimal unrestricted Hartree-Fock trial wavefunctions for phaseless auxiliary-field quantum Monte Carlo: Accuracy and limitations in modeling three iron-sulfur clusters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.03981v1
• Date: Tue, 05 May 2026 17:05:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-06 19:35:44.052268
• Title: Selecting optimal unrestricted Hartree-Fock trial wavefunctions for phaseless auxiliary-field quantum Monte Carlo: Accuracy and limitations in modeling three iron-sulfur clusters
• Title（参考訳）: 無相補助場量子モンテカルロに対する最適非制限ハートリー・フォック試行波動関数の選択:3つの鉄-硫黄クラスターのモデリングにおける精度と限界
• Authors: Don Danilov, Brad Ganoe, Leon Otis, Zhi Gong, Zixiang Lu, James Shee,
• Abstract要約: 制限のないHartree-Fock試験波動関数の選択に対するph-AFQMCの感度について検討する。 化学特性と物理対称性は, ph-AFQMCの平均場試験の選択を導出すべきである。 類似して、このサンプリングバイアスがph-AFQMCを人工的に負のエネルギーにどのように押し込むかを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2522455140974527
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Phaseless auxiliary-field quantum Monte Carlo (ph-AFQMC) has emerged as a promising electronic structure method for correlated electronic systems. However, the quality of its predictions depends critically on the choice of trial wavefunction, and it is not obvious how to make an optimal choice especially for strongly correlated states of large systems. Mean-field wavefunctions are compelling trial wavefunction candidates as they map directly to chemical concepts and can be obtained with $O(N^4)$ cost. Yet in the strongly correlated regime one faces a symmetry dilemma and the existence of multiple nearly-degenerate solutions. In this work we investigate active space models of [2Fe-2S]$^{2+}$, mixed-valent [4Fe-4S]$^{2+}$, and [4Fe-4S]$^{4+}$ and explore the sensitivity of ph-AFQMC to the choice of unrestricted Hartree-Fock trial wavefunction. We find that chemical properties and physical symmetries, rather than the variational energy, ought to guide the choice of mean-field trial for ph-AFQMC (or reference state for coupled cluster models), and show that surprisingly accurate ground-state energies for these systems can be obtained. However, in all cases we find a rapidly vanishing overlap between the stochastic wavefunction and the UHF trial, indicating that the trials are suboptimal importance functions. By analogy to a similar situation in the stretched helium dimer cation, we show how this sampling bias pushes ph-AFQMC towards artificially negative energies, which evidently can be compensated for by the phaseless bias in certain cases.
• Abstract（参考訳）: 無相補助場量子モンテカルロ (ph-AFQMC) は相関電子系における有望な電子構造法として登場した。 しかし、その予測の質は試行波動関数の選択に大きく依存しており、特に大規模システムの強い相関状態に対して最適な選択をする方法は明らかではない。 平均場波動関数は化学概念に直接写像するので魅力的な試行波動関数候補であり、$O(N^4)$コストで得られる。 しかし、強い相関関係では、対称性ジレンマと複数のほぼ退化解の存在に直面している。 本研究では, [2Fe-2S]$^{2+}$, mixed-valent [4Fe-4S]$^{2+}$, [4Fe-4S]$^{4+}$の活性空間モデルについて検討し, 制限のないハートリー・フォック試行波動関数の選択に対するph-AFQMCの感度について検討する。 化学特性と物理対称性は, 変動エネルギーではなく, ph-AFQMC(あるいは連成クラスターモデルにおける基準状態)の平均場試験の選択を導出すべきであり, これらの系に対する驚くほど正確な基底状態エネルギーを得ることができることを示す。 しかし, いずれの場合も, 確率波動関数とUHF試行の間には急速に重複が生じており, 実験が最適下重要な機能であることを示唆している。 拡張ヘリウム二量体陽イオンの同様の状況に類似して、このサンプリングバイアスがph-AFQMCを人工的に負のエネルギーにどのように押し込むかを示す。

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