固定节点扩散蒙特卡洛在多样化社区代码中的可复现性：以水-甲烷二聚体为例
计算物理
2025-09-09 v3 材料科学
化学物理
摘要
固定节点扩散量子蒙特卡洛（FN-DMC）是一种被广泛信任的求解薛定谔方程的多体方法，以其对材料和分子性质的可靠预测而闻名。此外，其随系统复杂度扩展的优异可扩展性以及对计算能力的近乎完美利用，使FN-DMC处于利用计算新进展解决日益复杂科学问题的理想位置。尽管该方法被广泛用作计算黄金标准，但众多FN-DMC代码实现之间的可复现性尚未得到证明。这一困难源于DMC算法和试探波函数的多样性，加之该方法固有的随机性。本研究代表了一项社区范围内的努力以评估该方法的可复现性，并确认：是的，FN-DMC是可复现的（在谨慎处理的情况下）。以水-甲烷二聚体作为标准测试案例，我们比较了十一种不同FN-DMC代码的结果，并表明处理赝势非局域性的近似是它们之间差异的主要来源。特别地，我们证明，对于试探波函数中行列式分量的相同选择，采用T-move（TM）、行列式局域性近似（DLA）或行列式T-move（DTM）方案可以实现可靠且可复现的预测，而较早的局域性近似（LA）会导致结果的显著变异性。这些发现表明，通过适当选择算法细节，固定节点DMC在多样化的社区代码中是可复现的——突显了该方法作为开放且可靠的计算科学工具的成熟度与鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2501.12950,
title = {Reproducibility of fixed-node diffusion Monte Carlo across diverse community codes: The case of water-methane dimer},
author = {Flaviano Della Pia and Benjamin X. Shi and Yasmine S. Al-Hamdani and Dario Alfè and Tyler A. Anderson and Matteo Barborini and Anouar Benali and Michele Casula and Neil D. Drummond and Matúš Dubecký and Claudia Filippi and Paul R. C. Kent and Jaron T. Krogel and Pablo López Ríos and Arne Lüchow and Ye Luo and Angelos Michaelides and Lubos Mitas and Kosuke Nakano and Richard J. Needs and Manolo C. Per and Anthony Scemama and Jil Schultze and Ravindra Shinde and Emiel Slootman and Sandro Sorella and Alexandre Tkatchenko and Mike Towler and Cyrus J. Umrigar and Lucas K. Wagner and William A. Wheeler and Haihan Zhou and Andrea Zen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.12950},
year = {2025}
}