用于低阶缩放解析梯度计算的OSV-MP2波函数的三阶多体展开
化学物理
2021-11-15 v1
摘要
基于我们早期的工作（Zhou等人 J. Chem. Theory Comput. 2020, 16, 196-210），我们提出一种多体展开（MBE）公式与实现，用于从OSV-MP2理论高效计算解析能量梯度。我们发展了OSV-MP2波函数的三阶MBE(3)展开，采用轨道特异性聚类和长程截断方案，避免了MBE能量体的逐项微分。我们通过利用算法稀疏性获得更高效率，该稀疏性可剔除不显著的拟合积分和OSV弛豫。借助这些近似，本实现在一系列分子上进行了基准测试，显示出计算MBE(3)-OSV-MP2振幅和梯度方程分别具有线性和二次方的经济缩放，并产生与原始OSV-MP2结果相当的正常精度。进一步开发了基于MPI-3的通过共享内存单边通信的并行化，通过将MBE(3)轨道簇排序为分布到多节点多个进程上的独立任务，改善并行可扩展性和内存可访问性，支持全局和本地数据位置，其中不同大小的选定MBE(3)-OSV-MP2中间体被区分并相应放置。我们的MBE(3)-OSV-MP2解析梯度实现的精度和效率水平最终在两个应用中得到展示：我们表明机械互锁Cu-索烃配合物的细微配位结构差异在调节配体长度时可以被区分；以及卟啉烯分子动力学首次使用MP2电子相关水平和经典原子核揭示了由与氢转移相关的软化N-H伸缩产生的振动特征的出现。
引用
@article{arxiv.2106.06149,
title = {Third-order many-body expansion of OSV-MP2 wavefunction for low-order scaling analytical gradient computation},
author = {Qiujiang Liang and Jun Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.06149},
year = {2021}
}