論文の概要: Molecular Implementation of the Machine-Learned Skala Exchange-Correlation Functional in CP2K through GauXC
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.19033v1
- Date: Wed, 19 Aug 2026 15:26:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-20 20:13:55.442698
- Title: Molecular Implementation of the Machine-Learned Skala Exchange-Correlation Functional in CP2K through GauXC
- Title（参考訳）: GauXCによるCP2Kの機械学習スカラ交換相関関数の分子実装
- Abstract要約: 機械学習交換相関関数(XC)はコーン-シャム密度汎関数理論を改善するための経路を提供する。
我々は外部の GauXC ライブラリを通じて CP2K で Skala-1.1 インターフェースを定式化し実装する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.357911625963427
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Machine-learned exchange--correlation (XC) functionals offer a route to improve Kohn--Sham density-functional theory without incurring the cost of explicitly correlated electronic-structure methods. Their use in production simulation codes, however, requires a well-defined mapping between the learned model and the host-code density representation. We formulate and implement a Skala-1.1 interface in CP2K through the external GauXC library. CP2K supplies the geometry, Gaussian basis, spin-resolved atomic-orbital density matrix, and communicator, while GauXC evaluates the XC energy, atomic-orbital potential matrix, and available nuclear derivatives. The interface accepts both all-electron and valence-only density matrices. The latter may arise from separable dual-space pseudopotentials or molecular effective-core potentials. Implementation errors are isolated from functional differences by comparing the Perdew--Burke--Ernzerhof (PBE) functional evaluated through GauXC with native CP2K PBE. The resulting interface gives consistent energies, forces validated against finite-difference total-energy checks, and force-based molecular-virial diagnostics for representative molecular cases. The dietGMTKN55 benchmark suite is evaluated with an all-electron Gaussian augmented plane-wave treatment for elements up to bromine and def2 effective-core potentials for the heavier elements. The resulting aggregate mean absolute deviation of 1.255 kcal/mol is within 0.020 kcal/mol of the corresponding Skala reference value of 1.235 kcal/mol. This work establishes a validated molecular implementation of Skala in CP2K through GauXC.
- Abstract（参考訳）: 機械学習交換相関関数(XC)は、明示的に相関した電子構造手法のコストを伴わずにコーン-シャム密度汎関数理論を改善するための経路を提供する。
しかし、実運用シミュレーションコードでの使用には、学習したモデルとホスト-コード密度表現との明確に定義されたマッピングが必要である。
我々は外部の GauXC ライブラリを通じて CP2K で Skala-1.1 インターフェースを定式化し実装する。
CP2Kは幾何、ガウス基底、スピン分解原子軌道密度行列、コミュニケータを提供し、GauXCはXCエネルギー、原子軌道ポテンシャル行列および利用可能な核誘導体を評価する。
インターフェースは全電子および原子価のみの密度行列を受け入れる。
後者は分離可能な二重空間擬ポテンシャルまたは分子有効核ポテンシャルから生じる。
実装エラーはPerdew--Burke-Ernzerhof(PBE)関数とネイティブCP2K PBEとの関数差から分離される。
結果として得られるインターフェースは、一貫したエネルギー、有限差分全エネルギーチェックに対する検証された力、および代表分子のケースに対する力に基づく分子ウイルス診断を与える。
ダイエットGMTKN55ベンチマークスイートは、臭素および重元素のデフ2有効核電位に対する全電子ガウス型拡張平面波処理により評価される。
その結果得られた集合平均絶対偏差1.255 kcal/molは、対応するスカラ基準値1.235 kcal/molの0.020 kcal/mol以内である。
この研究は、GauXCを介してCP2Kにおけるスカラの分子的実装を検証した。
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