基于混合稀疏性和张量超收缩方法的极化化学大规模量子蒙特卡罗方法
化学物理
2026-02-03 v2 量子物理
摘要
我们提出了一种用于大型分子系统和ensemble（无论是否耦合到光学腔体）的降低规模的辅助场量子蒙特卡罗（AFQMC）框架。该方法利用分子ensemble中电子排斥积分Cholesky分解（CD）的天然块稀疏性，并采用张量超收缩（THC）有效压缩低秩Cholesky块。通过以混合格式表示Cholesky向量，保持高秩块的块稀疏形式并使用THC压缩低秩块，我们将交换能评估的规模从四次降低到稳健的三次（分子轨道数），同时将内存从三次趋近于二次。对一个、二维和三维分子ensemble（最高达约1200个轨道）的基准分析显示：a) Cholesky张量的非零元素随系统规模在各维度上呈线性增长；b) 平均数值秩呈亚线性增长且在这些规模下未饱和；c) 秩异质性—一些块几乎满秩而许多低秩，自然催化了基于混合块稀疏性和THC方案高效计算交换能的思路。我们演示了混合方案在保持AFQMC准确性的同时，实现了具有有利预系数的三次CPU时间规模。
关键词
引用
@article{arxiv.2510.11634,
title = {Scalable Quantum Monte Carlo Method for Polariton Chemistry via Mixed Block Sparsity and Tensor Hypercontraction Method},
author = {Yu Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.11634},
year = {2026}
}