論文の概要: Expander attention as exchange-correlation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.10265v1
- Date: Mon, 11 May 2026 09:27:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-12 23:28:50.694958
- Title: Expander attention as exchange-correlation
- Title(参考訳): 交換相関としての明らかな注意
- Authors: Karim K. Alaa El-Din, Antonius v. Strachwitz, Sam M. Vinko,
- Abstract要約: この領域における永続的な課題は、正確性と計算コストの間のトレードオフである。
本稿では,拡張器グラフ変換器のアンサッツに基づく非局所XC近似の線形スケーリングを提案する。
その結果, 強い相関関係にある正の$mathrmH_4曲線が復元され, プランナー$mathrmH_4$に対して有望な結果が得られた。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Kohn-Sham density functional theory (DFT) is the workhorse of quantum chemistry, offering an attractive balance between accuracy and computational cost. Although exact in principle, DFT in practice relies on an approximation to the unknown exchange-correlation (XC) functional, which encodes the many-body quantum effects beyond the mean-field treatment. Many such approximations exist, and machine-learned XC functionals have proliferated in recent years. A persistent challenge in this area is the trade-off between accuracy and computational cost: while high-accuracy ML functionals have shown success on strongly correlated systems that are notoriously difficult for conventional approximations, their unfavorable scaling has limited broader adoption. Here, we propose a linearly scaling non-local XC approximation based on an expander graph transformer ansatz, improving the scaling of $O(N^2)$ or worse for previous ML functionals capable of reliably capturing strongly correlated systems. We show that it recovers the correct $\mathrm{H_2}$ dissociation curve in the strongly correlated regime, with promising results on planar $\mathrm{H_4}$, a system where even high-level coupled cluster methods break down. Our approach thus charts a path toward ML functionals that are both accurate on strongly correlated systems and cheap enough to deploy at scale.
- Abstract(参考訳): コーン・シャム密度汎関数論(Kohn-Sham density functional theory, DFT)は、量子化学の分野において、精度と計算コストの間の魅力的なバランスを提供する理論である。
原理的には正しいが、実際にはDFTは、平均場処理を超えて多体量子効果を符号化する未知の交換相関関数(XC)の近似に依存している。
このような近似が多数存在し、機械学習型XC関数は近年増加している。
この領域における永続的な課題は、精度と計算コストのトレードオフである: 高い精度のML関数は、従来の近似では難しいと悪名高い相関の強いシステムで成功している一方で、彼らの好ましくないスケーリングは、より広範な採用を制限している。
本稿では,拡張器グラフ変換器のアンサッツをベースとした非局所XC近似を線形に拡張し,強相関系を確実に捉えることができる従来のML関数に対して$O(N^2)$以上のスケーリングを改善することを提案する。
強相関状態における正しい$\mathrm{H_2}$解離曲線を復元し,高レベル結合クラスタ法でさえも崩壊するシステムであるプランナー$\mathrm{H_4}$に対して有望な結果を示す。
当社のアプローチは,強い相関関係を持つシステムにおいて正確であり,大規模展開に十分なコストのML機能への道筋を示すものである。
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