基于定域轨道的辅助场量子蒙特卡罗能量计算方法
化学物理
2022-04-06 v2
摘要
无相位辅助场量子蒙特卡罗(ph-AFQMC)近年来因其精度及随体系尺寸的多项式标度优势,已成为中大型分子基准级模拟的一种有前景的方法。遗憾的是,标准能量评估算法的内存占用不可小觑,在内存受限的图形处理单元(GPU)上会显著影响计算时间。先前利用库仑积分低秩结构来降低标度的尝试已取得成效,但受高前置因子严重限制,其实用性仅限于极大型体系。在此,我们提出一种互补的三次标度途径,基于定域轨道间库仑相互作用的低秩特性来降低内存与计算标度,重点应用于无相位AFQMC。我们表明,该近似(我们称之为定域轨道AFQMC,LO-AFQMC)引入的误差是系统的且可通过单一变量控制,即便对小体系在计算上也有优势。我们给出的结果表明,对于一系列特意选取、对基于定域轨道的方法具潜在难度的测试案例,其精度相对于实验与完整ph-AFQMC均保持稳健,包括苯至并五苯等聚并苯的单重态-三重态能隙、一组柏拉图式烃笼的生成热,以及二茂铁(Fe(Cp))的总能量。最后,我们复现了先前关于Ni(Cp)气相电离能的结果,在统计误差范围内与完整ph-AFQMC一致,而计算时间不足其十五分之一。
引用
@article{arxiv.2202.00832,
title = {A Localized-Orbital Energy Evaluation for Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo},
author = {John L. Weber and Hung Vuong and Pierre A. Devlaminck and James Shee and Joonho Lee and David R. Reichman and Richard A. Friesner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.00832},
year = {2022}
}
备注
36 pages, 8 figures; Supplemental Info, 11 pages, 1 figure