論文の概要: Variational low-energy subspaces for chemically accurate excited states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.05148v1
• Date: Wed, 03 Jun 2026 17:52:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-04 20:44:18.944954
• Title: Variational low-energy subspaces for chemically accurate excited states
• Title（参考訳）: 化学的に正確な励起状態に対する変分低エネルギー部分空間
• Authors: Clemens Giuliani, Rocco Martinazzo, Giuseppe Carleo, Riccardo Rossi,
• Abstract要約: 変動励起状態最適化は、電子ハミルトニアンの低エネルギー部分空間に対する反復基底状態様問題として再構成可能であることを示す。 この変動原理を非直交スレーター行列式に適用すると、状態数と状態毎の行列式によってのみ制御される励起状態計算の自動手法であるEXIDOSが得られる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Accurate electronic excited states are essential for photochemistry, spectroscopy and non-adiabatic molecular dynamics, but high-level calculations often scale steeply and require prior knowledge of the target state's character or symmetry. Here we show that variational excited-state optimization can be reformulated as an iterated ground-state-like problem for a low-energy subspace of the electronic Hamiltonian. Applying this variational principle to non-orthogonal Slater determinants leads to EXIDOS, an automatic method for excited state calculations controlled only by the number of states and determinants per state. EXIDOS optimizes multiple excited states simultaneously, without explicit orthogonality constraints or imposed spin and point-group symmetries. Benchmarks against FCI and state-of-the-art quantum chemistry methods show chemical accuracy for a multitude of states in N$_2$ and CO, charge-transfer states in HCl, Rydberg states in NH$_3$, double excitations and extended potential-energy curves in C$_2$, and avoided crossings and conical intersections in ethylene. These results establish EXIDOS as a low-scaling, fully variational route to chemically accurate excited states.
• Abstract（参考訳）: 正確な電子励起状態は光化学、分光、非断熱的分子動力学に必須であるが、高次計算はしばしば急激にスケールし、標的状態の性格や対称性について事前の知識を必要とする。 ここでは、変動励起状態最適化が、電子ハミルトニアンの低エネルギー部分空間に対する反復基底状態様問題として再構成可能であることを示す。 この変動原理を非直交スレーター行列式に適用すると、状態数と状態毎の行列式によってのみ制御される励起状態計算の自動手法であるEXIDOSが得られる。 EXIDOSは、明示的な直交制約やスピンと点群対称性を伴わずに、複数の励起状態を同時に最適化する。 FCIと最先端の量子化学法に対するベンチマークでは、N$_2$とCOの複数の状態、HClの電荷移動状態、NH$_3$の状態、C$2$の二重励起と拡張ポテンシャル-エネルギー曲線、エチレンの交差と円錐交差を避けることが示されている。 これらの結果は、EXIDOSを化学的に正確な励起状態への低スケーリングで完全な変動経路として確立する。

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