含时振荡场诱导的化学反应中过渡态轨道稳定性决定了势垒穿越率

Accurate structure-based coarse-graining leads to consistent barrier-crossing dynamics

Structure-based coarse graining of molecular systems offers a systematic route to reproduce the many-body potential of mean force. Unfortunately, common strategies are inherently limited by the molecular mechanics force field employed. Here, we extend the concept of multisurface dynamics, initially developed to describe electronic transitions in chemical reactions, to accurately sample the conformational ensemble of a classical system in equilibrium. In analogy to describing different electronic configurations, a surface-hopping scheme couples distinct conformational basins beyond the additivi…

单分子测量中失败势垒穿越尝试的势垒区域模糊边界的重要性

The significance of fuzzy boundaries of the barrier regions in single-molecule measurements of failed barrier crossing attempts

本文针对单分子实验中失败势垒穿越的“环”测量，考虑有限实验分辨率，解释了环分布的可观测性，表明实验能探测势垒穿越的内在特性。

Reactive Vortexes in a Naturally Activated Process: Non-Diffusive Rotational Fluxes at Transition State Uncovered by Persistent Homology

Dynamics of reaction coordinates during barrier-crossing are key to understand activated processes in complex systems such as proteins. The default assumption from Kramers physical intuition is that of a diffusion process. However, the dynamics of barrier-crossing in natural complex molecules are largely unexplored. Here we investigate the transition dynamics of alanine-dipeptide isomerization, the simplest complex system with a large number of non-reaction coordinates that can serve as an adequate thermal bath feeding energy into the reaction coordinates. We separate conformations along the t…

量子Kramers方程与势垒穿越动力学的探讨

Approach to Quantum Kramers' Equation and Barrier Crossing Dynamics

我们提出了一个简单的方法来量子理论的布朗运动和跨越障碍的动力学。基于浴振子的初始相干态表象及其坐标和动量的量子力学平均值的平衡正则分布，我们导出了一个$c$数广义量子朗之万方程.该方法允许我们实现经典非马尔可夫布朗运动的方法来实现一个精确的广义非马尔可夫量子Kramers方程。该方程适用于任意温度和摩擦。我们已经解决了这个方程的空间扩散限制制度，以获得量子Kramers的势垒跨越率，并分析其变化作为温度和摩擦的函数。虽然几乎所有早期的理论都依赖于准概率分布函数（如Wigner函数）和路径积分方法，但本工作基于{ \it真概率分布函数}，并且独立于路径积分技术。该理论是经典理论在量子领域的自然延伸，提供了热激活过程和隧穿的统一描述。

低摩擦区能量扩散和势垒穿越动力学的量子Kramers方程

Quantum Kramers' equation for energy diffusion and barrier crossing dynamics in the low friction regime

基于真实的相空间概率分布函数和系综平均程序，我们最近开发了[Phys.Rev.E65，021109（2002）]一个非马尔可夫量子Kramers方程，用于导出由于热激活和隧穿在中强摩擦区域中的势垒穿越的量子速率系数。我们补充并扩展了这种方法到弱摩擦区，导出了能量空间中的量子Kramers方程和亚稳阱的衰变率。该理论适用于任意温度和噪声相关。我们表明，根据潜在的性质，可能会有一个净减少的总量子速率低于其相应的经典值，这是符合早期的观察。该方法不依赖于路径积分方法，并考虑了所有阶次的量子效应。

Transition Path Times in Asymmetric Barriers

Biomolecular conformational transitions are usually modeled as barrier crossings in a free energy landscape. The transition paths connect two local free energy minima and transition path times (TPT) are the actual durations of the crossing events. The simplest model employed to analyze TPT and to fit empirical data is that of a stochastic particle crossing a parabolic barrier. Motivated by some disagreement between the value of the barrier height obtained from the TPT distributions as compared to the value obtained from kinetic and thermodynamic analyses, we investigate here TPT for barriers w…

非平衡统计中的势垒穿越与竞争路径

Nonequilibrium statistics of barrier crossings with competing pathways

该研究探讨了非平衡系统中势垒穿越的统计特性，发现路径选择受时间与势垒高度影响，温度变化可导致路径切换，且时间分布呈现指数特性。

随机势垒穿越的时间尺度：从非平衡数据推断势函数

Timescales for stochastic barrier crossing: inferring the potential from nonequilibrium data

针对Kramers速率理论无法分析早期非平衡动力学的问题，本文结合Smoluchowski方程与随机路径积分方法，研究过阻尼双势阱系统的势垒穿越早期动力学，识别并量化多个关键非平衡时间尺度，为有限时间激活过程调控及势垒景观构建提供重要参考。

极慢外部噪声引起的势垒穿越

Barrier crossing induced by very slow external noise

我们考虑一个粒子的运动在力场受到绝热，波动的外部来源。我们不对随机过程的类型作高斯噪声的限制。根据我们以前发展的方法[J. Phys. A { \bf 31}（1998）3937，7301]，我们导出了粒子在粗粒度时标$Δt$上的概率分布函数的运动方程，假定它满足时标分离; $|μ|^{-1} \ll Δt \ll τ_c$，其中$τ_c$是涨落的相关时间。$|μ|^{-1}$是指阻尼率的倒数（或未扰动系统的最大特征值），并与快速波动的传统理论相比，在动态中设置最短的时间尺度。该方程包括三阶噪声项。我们解决了方程的Kramers'型潜力，并表明，虽然系统是开放的，适当的边界条件允许不同的稳定状态。根据线性化势的三阶方程的精确解和达到稳态的条件，计算了阱中粒子绝热噪声诱导的逃逸率。一个典型的变化的逃逸率作为一个功能的耗散，这是让人想起Kramers的翻转问题，已被证明。

时间周期势中的量子亚稳性

Quantum metastability in time-periodic potentials

在本文中，我们研究的量子亚稳态的粒子之间的无限壁和一个正方形的障碍，无论是时间周期振荡的障碍（模型A）或底部的井（模型B）。基于Floquet理论，我们推导出在每种情况下的方程，确定亚稳态系统的稳定性。我们研究了两个Floquet态的Floquet能量（实部）在共振时遇到直接交叉或避免交叉时对稳定性的影响。本文还讨论了振荡幅度对Floquet能量交叉性质的影响。研究发现，通过改变振荡场的频率和振幅，可以改变阱中态的稳定性。通过离散变换，这两个模型被证明具有完全相同的Floquet能量谱在相同的振荡幅度和频率。利用规范不变性原理证明了模型的等价性。

跨越12000原子障碍：异构量子-经典超算的量子化学研究：蛋白质-配体复合物

Crossing the 12,000-atom barrier with heterogeneous quantum-classical supercomputing: quantum chemistry of protein-ligand complexes

本文提出一种异构量子-经典计算方法，通过量子嵌套分解分子为碎片并模拟，实现了对12635原子的蛋白质-配体复合物的高精度计算，展示了系统规模和精度的显著提升。