求解Schrödinger方程的新计算方法

时间：2022-01-24 12:25:14 来源：

一群专门从事量子计算的密歇根州立大学的研究人员提出了一种求解复杂的许多粒子Schrödinger方程的根本新的计算方法，该方法保持了解释原子和分子中电子的运动的关键。

通过理解这种运动的细节，可以确定将反应物转化为化学反应中的产品的能量，或者分子吸收的光的颜色，最终加速新药物和材料的设计，更好的催化剂和催化剂更有效的能源。

由Piotr Piquch，大学化学和辅助教授在自然科学学院的理化和天文学系中的辅助教授领导的工作，最近发表了物理审查信。还涉及该工作的是第四年研究生J. Emiliano Deutua和高级博士后君慎。该组提供了通过合并确定性耦合簇和随机（随机确定的）量子蒙特卡罗方法来获得高精度电子能量的新方法的详细信息。

“在解决电子薛定草方程时，我们选择了第三种方法，而不是坚持在历史上的思考，而不是坚持单一的哲学，而是选择了第三种方式。”“作为其中一位评论者指出的是，它的本质非常简单：使用随机方法来确定确定重要性和确定性方法的重要方法，同时纠正随机采样错过的信息。”

解决多元电子波函数的Schrödinger方程在数十年中是量子化学的关键挑战。除了一个电子问题之外的任何内容，例如氢原子，需要借助数值方法，转换成复杂的计算机程序，例如由Piquch及其组开发的计算机程序。主要困难是电子运动的内在复杂性，昆腾化学家和物理学家称之为“电子相关”。

新思路是使用随机方法来识别前导波函数组件和确定性耦合集群计算，与合适的能量校正组合，以提供缺失的信息。确定性和随机方法的合并作为解决许多粒子Schrödinger方程的一般方法也可能影响其他区域，例如核物理学。

“在核的情况下，而不是关注电子，一个人可以利用我们的新方法来解决质子和中子的Schrödinger方程，”Piquch说。“数学和计算问题是相似的。就像化学家一样想要了解分子的电子结构，核物理学家希望解开原子核的结构。再一次，解决了许多粒子的薛定液方程持有钥匙。“

出版物：J.Meiliano Deutua，君申和Piotr Piquch，“通过Monte Carlo采样和力矩扩展融合高级耦合集群能量学，”物理“。莱特牧师119,223003,2017; DOI：10.1103 / physrevlett.119.223003

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