通过狄拉克分布矩进行密度矩阵纯化以获取带隙边缘本征对
化学物理
2026-04-01 v1 材料科学
计算物理
摘要
在这项工作中，我们提出了一种简单的方法，仅使用准纯化的单粒子密度矩阵作为输入，来解析电子能谱中位于带隙边缘的本征态。理论框架依赖于将占据数方差分解为粒子矩和空穴矩。这些矩在通过幂窄化迭代纯化后，允许分离出更高的占据态和更低的未占据态单态投影子，从而直接获得对应的本征对。我们证明当遇到简并时，幂窄化仍然能够提供相关的混合态。从选定分子的基准测试中，我们表明该方法稳健且高效，因为在最坏情况下仅需十几次矩阵-矩阵乘法。讨论了使用 Lanczos 子空间方法降低计算成本的可能性。幂窄化的极低算法复杂度使其非常容易地在已经具备费米算符展开或密度矩阵纯化功能的电子结构代码或库中实现。
引用
@article{arxiv.2603.29849,
title = {Gap edge eigenpairs from density matrix purification using moments of the Dirac distribution},
author = {Lionel Alexandre Truflandier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.29849},
year = {2026}
}