A Phaseless Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo Perspective on the Uniform Electron Gas at Finite Temperatures: Issues, Observations, and Benchmark Study
研究了无相位有限温度辅助场量子蒙特卡罗方法（ph-FT-AFQMC）对以均匀电子气为模型的从头算体系的可行性。通过与精确结果和有限温度耦合团簇理论的比较，我们发现ph-FT-AFQMC在高到中等电子密度下是足够精确的。我们通过分析和数值计算表明，有限温度下的无相约束与零温度下的无相约束有着根本的不同（即，ph-ZT-AFQMC），通常不应期望ph-FT-AFQMC在低温限值方面与ph-ZT-AFQMC一致。有了一个有效的实现，我们能够比较交换相关能量现有的结果在热力学极限，并发现现有的参数化是高度准确的。特别是，我们发现，ph-FT-AFQMC交换相关能量是在一个更好的协议与一个已知的参数化比限制路径积分蒙特卡罗在制度的$Θ\le0.5$和$r_s \le 2$，这突出了ph-FT-AFQMC的强度。
2021-02-11 cond-mat.str-el physics.chem-ph
Evaluating Multiconfigurational Trials for Accurate Phaseless Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo on 3d Transition Metal Complexes
本研究评估了ph-AFQMC在3d过渡金属配合物上的多组态试验波函数协议，发现结合DLPNO-CCSD(T1)的CBS校正能以适中成本实现高精度，而CISD试验态误差最小但可扩展性较低。
2025-10-10 physics.chem-ph
Phaseless auxiliary field quantum Monte Carlo with projector-augmented wave method for solids
本文实现了一种结合投影缀加波方法的无相位辅助场量子蒙特卡罗方法，通过奇异值分解压缩哈密顿量并结合降采样与自然轨道加速收敛，在固体关联能计算中展现出与高精度耦合簇方法相当的精度和更低成本。
2023-04-27 physics.chem-ph physics.comp-ph
A study of H+H$_2$ and several H-bonded molecules by phaseless auxiliary-field quantum Monte Carlo with planewave and Gaussian basis sets
本文采用无相量子场（AF）量子蒙特卡罗（QMC）方法对几种氢键体系的基态进行了计算。这些系统被选择来测试和基准新的无相位AF QMC方法的不同方面。它们包括H+H $_2$在平衡几何结构附近和范德华极限的过渡态，以及H $_2$ O、OH和H $_2$ O $_2$分子。这些系统中的大多数对传统的独立粒子电子结构方法提出了重大挑战，并且许多系统也有精确的结果。无相位AF QMC方法使用赝势平面波基或全电子高斯基组。对于某些系统，计算都做了比较和表征的性能AF QMC在不同的基组和不同的Hubbard-Stratonovich分解。作为输入单斯莱特行列式波函数从独立粒子计算得到了很好的结果。与精确全位形的高斯基AF QMC结果的比较表明，无相近似控制相位问题的误差很小。在大的基础尺寸的限制，AF QMC结果使用两种类型的基组是在良好的协议彼此和实验值。
2007-02-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
A scalable route to first-order response properties with correlated sampling phaseless auxiliary-field quantum Monte Carlo
本文提出基于有限差分和分支相关采样的ph-AFQMC算法计算一阶响应性质，在21个分子的偶极矩预测中达到高精度，并展示了其在大体系中的可扩展性。
2025-09-23 cond-mat.str-el physics.chem-ph
Bond breaking with auxiliary-field quantum Monte Carlo
键拉伸模拟不同水平的电子相关性，并提供了一个具有挑战性的测试平台，近似多体计算方法。使用最近开发的无相位相干场量子蒙特卡罗（AF QMC）方法，我们研究了键的伸缩在研究良好的分子BH和N $_2$，并在H $_{50}$链。为了控制符号/相位问题，无相位AF QMC方法用依赖于试验波函数的近似相位条件来约束空间场路径积分中的路径。无相位AF QMC方法采用非限制Hartree-Fock（UHF）的单Slater行列式作为试波函数，在绘制势能曲线时，总体精度和行为一致性优于耦合簇CCSD（T）方法。在BH和N $_2$中，我们还研究了多组态自洽场（MCSCF）计算中多行列式试探波函数的使用。增加计算成本与增益的统计和系统的准确性进行检查。用这样的试验波函数，在平衡和离解极限之间的整个区域内获得了极好的结果。
2007-05-19 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Ab Initio Finite Temperature Auxiliary Field Quantum Monte Carlo
本文提出了一种\textit{ab initio}辅助场量子Monte Carlo方法，用于研究有限温度下分子、固体和模型哈密顿量的电子结构。该算法结合了\textit{ab initio}无相辅助场量子蒙特卡罗算法，该算法已知产生具有有限温度变量的分子和固体的高精度基态能量，该有限温度变量长期被凝聚态物理学家用于研究模型哈密顿相图，以产生无相的\textit{ab initio}有限温度方法。我们表明，该方法产生的内能在很宽的温度范围内的H $_{2}$ O（STO-3G），C $_{2}$（STO-6 G），一维氢链（STO-6 G），和多轨道哈伯德模型的精确对角化结果的化学精度。我们的方法有效地控制相位问题，通过重要性采样，\textit{often even without invoking the phaseless approximation}，下降到温度的系统研究接近其基态，因此可以被视为在宽的温度范围内的准确。这种技术体现了一个通用的工具，用于研究有限温度相图的过多的系统，其属性不能单独捕获的哈伯德U项。此外，我们的研究结果表明，模型哈密顿相位问题的严重性远远超过许多分子在所有的温度下研究。
2018-08-14 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
A Localized-Orbital Energy Evaluation for Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo
无相辅助场量子蒙特卡罗（ph-AFQMC）最近出现了一个有前途的方法，用于生产的基准级模拟的中型到大型分子，由于其准确性和有利的多项式缩放系统的大小。不幸的是，标准能量评估算法的内存占用是不平凡的，这会显著影响内存有限的图形处理单元（GPU）上的时序。以前的尝试，以减少缩放的库仑积分的低秩结构的优势已经成功，但显着限制了高前置因子，使效用有限的非常大的系统。在这里，我们提出了一个互补的，立方缩放路线，以减少内存和计算缩放本地化轨道之间的库仑相互作用的低秩的基础上，专注于无相AFQMC的应用程序。我们表明，由于这种近似的误差，我们的术语本地化轨道AFQMC（LO-AFQMC），是系统的和可控的，通过一个单一的变量，是计算上有利的，即使是小系统。我们目前的结果表明，一个强大的保留的准确性与实验和完整的ph-AFQMC为本地化轨道为基础的方法，包括单重态-三重态间隙的多并苯通过并五苯，生成热的一组柏拉图式的烃笼，和二茂铁（Fe（Cp）$_2$）的总能量的各种测试情况下选择的潜在困难。最后，我们重现了我们以前的结果的气相电离能Ni（Cp）$_2$，同意与完整的ph-AFQMC内的统计误差，而使用不到十五分之一的计算机时间。
2022-04-04 physics.chem-ph
Auxiliary-field quantum Monte Carlo calculations of the molybdenum dimer
对于具有过渡金属原子的系统，难以实现化学准确性。第三行过渡金属原子由于在定域d轨道中的强电子-电子相关而特别具有挑战性。Cr2分子是一个突出的例子，我们以前用高度精确的非线性场量子蒙特卡罗（AFQMC）计算[Purwanto等人，J. Chem.Phys.142，064302（2015）]。有些令人惊讶的是，计算描述的等电子钼二聚体也，迄今为止，分散和不太令人满意。我们提出了高层次的理论基准的Mo 2单重基态（$X ^1Σ_g^+$）和第一个三重激发态（$a ^3Σ_u^+$），使用无相AFQMC计算。外推至完整的基组限值。与实验光谱常数的良好协议。我们还提出了在Cr2和Mo 2的相关效应的比较。
2016-03-23 physics.chem-ph
Auxiliary-field quantum Monte Carlo calculations of molecular systems with a Gaussian basis
我们将最近引入的无相位相干场量子蒙特卡罗（QMC）方法推广到任何单粒子基，并将其应用于具有高斯基组的分子系统。QMC方法通常随着系统大小而有利地缩放，因为低功耗。一个QMC方法与辅助领域的原则上允许薛定谔方程的精确解在选定的基础。然而，众所周知的符号/相位问题导致统计噪声以指数方式增加。无相位方法通过用依赖于试波函数的近似相位条件来约束非线性场路径积分中的路径来控制该问题。在本计算中，试验波函数是来自Hartree-Fock计算的单个Slater行列式。计算的全电子总能量显示出典型的系统误差不超过几毫哈特里的精确结果相比。在我们研究的分子中的平衡几何形状下，这种精度大致与具有单激发和双激发以及具有非迭代三重态的耦合簇CCSD（T）相当。对于H $_2$ O中的拉伸键，我们的方法比CCSD（T）具有更好的整体精度和更均匀的行为。
2006-05-10 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Auxiliary-field quantum Monte Carlo study of first- and second-row post-d elements
本文用无相位相干场量子Monte Carlo（AF QMC）方法计算了第一和第二行d后元素（Ga-Br和In-I）的量子效率。该方法在由任意选择的单粒子基定义的Hilbert空间中进行表述，并将多体问题映射为具有外部辅助场的独立粒子解的线性组合。相位/符号的问题是处理近似的无相位形式主义使用一个试验波函数，在我们的计算中被选为Hartree-Fock解决方案。我们使用了Peterson及其同事的一致相关基组，该基组采用了一个小的核心相对论赝势。AF QMC的计算结果与实验、密度泛函（GGA和B3 LYP）和耦合簇CCSD（T）计算结果进行了比较。AF QMC总能量与CCSD（T）在几个毫哈特内的系统和几个基组。计算的原子电子亲合能，电离能，和光谱性质的二聚体，在大的基组，在极好的协议与实验。
2006-08-30 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Self-Refinement of Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo via Non-Orthogonal Configuration Interaction
针对AFQMC需多斯莱特行列式试探态的问题，提出从随机游走中选行列式的算法，优化后的试探波函数降低偏差与方差，用100-200行列式将部分体系误差降10倍，苯误差降80%，但静态关联等体系仍有剩余误差。
2025-01-22 physics.chem-ph
An Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo Study of the Chromium Dimer
铬二聚体（Cr2）是多体电子结构方法的一个突出挑战。它复杂的结合性质，具有正式的六重键和不寻常的势能曲线，是许多强相关材料中发现的竞争趋势和微妙平衡的象征。本文采用量子蒙特卡罗方法（AFQMC）对Cr 2的势能曲线（PEC）和基态性质进行了近似计算。无约束，精确的AFQMC计算首先进行了中等规模，但现实的基础设置。消除剩余的有限基误差和外推到完整的基组（CBS）的限制，然后实现与无相和精确AFQMC计算的组合。PEC和光谱常数的最终结果与实验非常一致。
2014-10-13 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Nuclear gradients from auxiliary-field quantum Monte Carlo and their application in geometry optimization and transition state search
University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Columbia University（哥伦比亚大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Marcus Center for Theoretical Chemistry（马库斯理论化学中心）
本文通过辅助场量子蒙特卡罗方法计算核梯度，并利用机器学习进行几何优化和变分态搜索，验证了其在分子变分态识别中的准确性。
2026-02-13 cond-mat.str-el physics.chem-ph
Unbiasing Fermionic Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo with Matrix Product State Trial Wavefunctions
本文提出MPS-AFQMC，用矩阵积态试探波函数消除费米子辅助场QMC偏差，并给出免矩阵积算子的能量与力偏置评估，在氢晶格上验证有效。
2025-01-10 physics.chem-ph quant-ph
Spectral Functions from Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo without Analytic Continuation: The Extended Koopmans' Theorem Approach
本文利用无相位相干场量子蒙特卡罗方法研究了扩展的Koopmans定理。的EKT允许直接计算的电子添加和删除的光谱功能使用约化密度矩阵的$N$粒子系统，并避免了需要解析延续。最低水平的EKT与AFQMC，称为EKT 1-AFQMC，基准使用小分子，14电子和54电子均匀电子气超晶胞，和金刚石在$Γ$ -点。通过与数值精确结果（如果可能的话）和耦合团簇方法的比较，我们发现EKT 1-AFQMC可以再现Koopmans类电荷激发谱函数的定性特征，在有限基上峰位误差小于0.25 eV.我们还注意到EKT 1-AFQMC特征值问题中出现的数值困难，特别是当反向传播量非常嘈杂时。我们展示了如何一个系统的高阶EKT方法可以纠正错误EKT 1为基础的理论相对于卫星区域的谱函数。我们的工作将用于研究低能电荷激发和光谱功能的相关分子和固体中AFQMC可以可靠地执行。
2021-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Singlet-Triplet Energy Gaps of Organic Biradicals and Polyacenes with Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo
最低单重态和三重态之间的能隙是化学发光中的重要量，相关应用范围从光学上转换中的三重态熔合到有机发光器件的设计。单重态-三重态（ST）能隙的从头计算预测是具有挑战性的，因为所涉及的态具有潜在的双自由基性质，并且相关分子的尺寸可能很大。在这项工作中，我们表明，无相位的空间场量子蒙特卡罗（ph-AFQMC）可以准确地预测ST间隙的化学系统具有高度双自由基性质的单重态，包括一组13个小分子和邻，Meta，对位异构体的苯炔。对于气相实验，使用CASSCF试验波函数的ph-AFQMC实现了~1 kcal/mol的平均误差。此外，我们发现，在自旋投影技术的背景下，ph-AFQMC使用不受限制的单行列式试探波函数，这可以很容易地获得，即使是非常大的系统，产生相当高的精度。我们继续表明，这种可扩展的方法是能够产生准确的ST间隙的所有线性多并苯的实验测量存在，即萘，蒽，并四苯，并五苯。我们的研究结果提出了一个协议，选择无论是不受限制的Hartree-Fock或Kohn-Sham轨道的单行列式试验波函数，根据自旋污染的程度。这些研究结果铺平了道路，为未来的具体的光化学过程的调查，涉及大分子与大量的双自由基字符。
2019-05-30 cond-mat.str-el physics.chem-ph
Twenty Years of Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo in Quantum Chemistry: An Overview and Assessment on Main Group Chemistry and Bond-Breaking
在这项工作中，我们提出了一个概述的无相位的空间场量子蒙特卡罗（ph- AFQMC）方法从计算量子化学的角度来看，并提出了一个数值评估其性能的主族化学和键断裂问题，共1004相对能量。虽然我们的基准研究是有限的，我们建议使用ph-AFQMC的一般主族化学应用。对于单行列式波函数定性准确的系统，我们期望ph-AFQMC结合单行列式试验波函数的准确性介于具有单重和双重的耦合簇（CCSD）和具有微扰三重的CCSD（T）之间。对于这些应用，当运行标准CCSD（T）太昂贵时，ph-AFQMC应该是一种选择。对于需要多参考（MR）波函数以获得定性精度的系统，ph-AFQMC比MR微扰理论方法精确得多，并且与MR组态相互作用（MRCI）方法具有竞争力。由于ph-AFQMC的计算效率相比，MRCI，我们建议ph-AFQMC作为一种方法的选择处理MR问题的动态相关性。最后，我们讨论了未来发展的ph-AFQMC方法的重要方向。
2022-09-27 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Efficient Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo using Isometric Tensor Hypercontraction
Max Planck Institute of Quantum Optics（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文提出一种利用等距张量超收缩技术改进辅助场量子蒙特卡罗方法，以更高效地处理分子电子哈密顿量的二体库仑相互作用，提升计算精度与可扩展性。
2026-08-18 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
The Design of New Practical Constraints in Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo
该研究提出了适用于一般费米子系统的线切约束辅助场量子蒙特卡洛方法（lc-AFQMC），验证了其稳定性与符号问题噪声消除效果，基准测试显示其在试探波函数质量足够时准确性优于标准无相AFQMC，还通过系统解除约束搭建了与精确自由投影结果间的平滑桥梁。
2023-06-15 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Auxiliary-field quantum Monte Carlo method with seniority-zero trial wave function
本文提出以DOCI或OO-DOCI零资历波函数作为ph-AFQMC试探波函数，在降低CAS成本的同时捕捉静态与动态相关，并通过多类化学体系评估其精度与局限。
2025-05-12 cond-mat.str-el physics.chem-ph
An Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo Perspective on the Ground State of the Dense Uniform Electron Gas: An Investigation with Hartree-Fock Trial Wavefunctions
我们评估的效用Hartree-Fock（HF）试探波函数在执行无相位相干场量子蒙特卡罗（ph-AFQMC）的均匀电子气（UEG）模型。ph-AFQMC与自旋限制HF的组合（RHF+ph-AFQMC）被发现对于在2109轨道中含有多达114个电子的系统是高度准确和有效的，特别是对于$r_s$ $\le$ 2.0。与自旋限制耦合团簇（RCC）方法相比，我们发现RHF+ph-AFQMC在14电子UEG模型中对$r_s$ $\le$ 3.0的性能优于单重、双重和三重的CC（RCCSDT），与单重、双重、三重和四重的CC（RCCSDTQ）相似或略差。对于54-电子，我们发现RHF+ph-AFQMC对于$r_s$ $\le$ 2.0几乎是精确的，并指出了现有基准中的潜在偏差。受此鼓舞，我们对$r_s$ $\le$ 2.0的114电子UEG模型进行了RHF+ph-AFQMC，并为未来的方法开发提供了新的基准数据。我们发现，$r_s$ = 5.0的UEG模型对于RHF+ph-AFQMC仍然具有挑战性。在$r_s$ = 5.0的14电子UEG模型中，采用非正交组态展开或无限制HF态作为试探波函数也是无效的。我们强调需要一个更好的尝试波函数的ph-AFQMC在模拟强相关系统。利用54电子和114电子UEG模型，我们强调了RHF+ph-AFQMC模拟致密固体的潜在效用。
2019-07-10 cond-mat.str-el physics.chem-ph
On Achieving High Accuracy in Quantum Chemical Calculations of 3d Transition Metal Systems: A Comparison of Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo with Coupled Cluster, Density Functional Theory, and Experiment for Diatomic Molecules
采用无相位相干场量子Monte Carlo（ph-AFQMC）方法，利用相关采样技术计算了44个含过渡金属的3d双光子晶体的键离解能.我们研究了具有H，N，O，F，Cl和S配体的分子，包括由Truhlar及其同事首次编制的3dMLBE 20数据库中的分子，这些数据库中的计算值和实验值已被各个小组修订。为了直接比较我们的ph-AFQMC计算的准确性与先前发表的结果从10 DFT泛函，CCSD（T），和icMR-CCSD（T），我们建立了一个客观的选择协议，利用最新的实验结果，除了少数情况下，指定的差异。对于剩余的41个分子，我们发现ph-AFQMC与实验的一致性优于所有其他方法，平均绝对误差（MAE）为1.4（4）kcal/mol，最大误差为3（3）kcal/mol（括号说明了报告的实验不确定性和我们的ph-AFQMC计算的统计误差）。相比之下，CCSD（T）和B 97，这里考虑的性能最好的DFT泛函，MAE分别为2.8和3.7 kcal/mol，两种方法的最大误差超过17 kcal/mol。虽然需要更大和更多样化的数据集来证明ph-AFQMC确实是过渡金属体系的基准方法，但我们的结果表明，该方法具有巨大的潜力，与其他近似量子化学方法相比，表现出前所未有的一致性和准确性。
2019-01-27 cond-mat.str-el physics.chem-ph
Chemical Transformations Approaching Chemical Accuracy via Correlated Sampling in Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo
精确和无相位的变体的辅助场量子蒙特卡罗（AFQMC）已被证明能够产生准确的基态能量的各种系统，包括那些表现出大量的电子相关效应。迄今为止，执行这些计算的计算成本相对较高，阻碍了这些方法的许多重要应用。在这里，我们提出了一个相关的采样方法AFQMC依赖于误差消除显着加快计算的能量差异的相关化学转化。特别是，我们表明，我们的相关采样为基础的AFQMC方法是能够计算氧化还原性能，去质子化自由能，并在不牺牲准确性的情况下，以有效的方式氢提取能量。我们通过计算G2测试集中包含的原子的电离势和电子亲合势来验证计算协议，然后继续利用复合方法，该方法将固定几何过程与相关的基于采样的AFQMC和弛豫能通过MP2来计算电离势，去质子化自由能和甲醇的O-H键解离能，所有这些都在化学精度范围内。我们表明，相关的采样相对于不相关的计算的效率随着系统和基组的大小而增加，并且相关的采样大大减少了所需的随机游走器的数量，以实现目标的统计误差。这转化为CPU时间加速因子分别为55，25和24，用于K原子的电离势，甲醇的去质子化和甲醇的O-H键的氢提取。最后，我们讨论了进一步提高效率，可能打开大门，准确描述化学过程中的复杂系统。
2017-05-08 cond-mat.str-el physics.chem-ph
Utilizing Essential Symmetry Breaking in Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo: Application to the Spin Gaps of the C$_{36}$ Fullerene and an Iron Porphyrin Model Complex
我们提出了三个不同的例子，其中无相位的空间场量子蒙特卡罗（ph-AFQMC）可以可靠地进行与基本对称性破缺的单行列式试验波函数。我们首先利用ph-AFQMC的基本时间反演对称性破缺来计算TS 12集合中的三重态-单重态能隙。我们发现统计学上更好的性能ph-AFQMC与复杂的限制轨道比自旋非限制轨道。然后，我们展示了利用必要的自旋对称性破缺时计算的单三重态间隙的一个已知的双自由基，C $_{36}$。ph-AFQMC与自旋不受限制的Hartree-Fock（ph-AFQMC+UHF）失败灾难性的，即使与自旋投影和预测没有biradicaloid字符。利用从正则化轨道优化的二阶Møller-Plesset微扰理论（$κ$ -OOMP 2）获得的近似Brueckner轨道，ph-AFQMC定量地捕获了C $_{36}$的强双自由基特征。最后，我们将ph-AFQMC应用于模型铁卟啉复合物中的五重态-三重态能隙的计算，其中具有小活性空间的蛮力方法无法捕获三重态基态。我们使用UHF、$κ$ -OOMP 2和在UHF和$κ$ -OOMP 2轨道上进行的单双耦合簇（CCSD）明确地表明，三重态和五重态都没有强相关性。在这个问题中没有本质的对称破缺。凭借这一点，我们能够可靠地执行UHF+ph-AFQMC与cc-pVTZ基组，并预测该模型几何结构的三重基态。在这项工作中，最大的ph-AFQMC在956…
2020-04-17 cond-mat.str-el physics.chem-ph
Stochastic Resolution-of-the-Identity Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo: Scaling Reduction without Overhead
我们探索使用的随机分辨率的身份（sRI）与无相位的非线性场量子蒙特卡罗（ph-AFQMC）方法。sRI与ph-AFQMC中现有的四种局部能量评估策略相结合，即（1）半旋转电子排斥积分张量（HR），（2）Cholesky分解（CD），（3）张量超收缩（THC）或（4）低秩因子分解（LR）。我们证明，HR-sRI没有实现缩放减少，CD-sRI缩放为$\mathcal O(N^3)$，THC-sRI和LR-sRI缩放为$\mathcal O(N^2)$，尽管具有潜在的大前因子。此外，CD中的步行者特定的额外存储器需求通过sRI从$\mathcal O(N^3)$减少到$\mathcal O(N^2)$，而基于sRI的THC和LR算法导致从$\mathcal O(N^2)$额外存储器减少到$\mathcal O(N)$。基于一维氢链和水团簇的数值结果，我们证明了，随着使用的方差减少技术，CD-sRI实现了无开销的缩放{ \it}。特别地，我们发现对于所研究的系统，所观察到的标准CD的标度是$\mathcal O(N^{3-4})$，而对于CD-sRI，它被减少到$\mathcal O(N^{2-3})$。一旦达到内存瓶颈，我们预计THC-sRI和LR-sRI将成为首选方法，因为它们的二次缩放内存要求和局部能量评估的二次缩放（具有潜在的大前因子）。这里开发的理论框架应该有利于大规模的ph-A…
2020-07-14 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Predicting Ligand-Dissociation Energies of 3d Coordination Complexes with Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo
过渡金属配合物在生物学和化学催化中是普遍存在的，但由于存在很大程度的动态电子关联，并且在某些情况下，由于大量的低位态而产生的强静态关联，它们仍然难以用从头计算方法准确描述。由于缺乏高质量的气相实验数据，进展受到阻碍，而精确的从头计算预测通常由于系统的大尺寸而在计算上无法负担。在这项工作中，我们提出了一个数据集的34个3d含金属配合物的气相配体解离能报告的不确定性为$\leq$ 2千卡/摩尔。我们进行全电子无相位相干场量子蒙特卡罗（ph-AFQMC）利用多行列式的试验波函数选择的黑箱程序。我们将所得结果与各种泛函的DFT和DLPNO-CCSD（T）的结果进行了比较。我们发现我们最好的ph-AFQMC方法的MAE为1.09 $\pm$ 0.28 kcal/mol，而DLPNO-CCSD（T）为2.89 kcal/mol，DFT为1.57 - 3.87 kcal/mol。我们发现我们最好的ph-AFQMC方法的最大误差为2.96 $\pm$ 1.71 kcal/mol，而DLPNO-CCSD（T）为9.15 kcal/mol，DFT为5.98 - 13.69 kcal/mol。几个功能的合理性能是在鲜明的对比，以前表现出的精确度差得多的pathologics，这表明由于配体配位的电子相关性的缓和。然而，对于DFT和DLPNO-CCSD（T）的一小部分情况，不可预测的大误差引起了关注，特别…
2020-01-20 cond-mat.str-el physics.chem-ph
Auxiliary-field quantum Monte Carlo method with quantum selected configuration interaction
提出QSCI-AFQMC方法，将量子选择组态相互作用生成的波函数作为无相位辅助场量子蒙特卡洛的试探波函数，在量子硬件上捕获静态关联，通过经典后处理纳入动态关联，在多个分子系统中达到化学精度，并展现出超越经典方法的潜力。
2025-02-28 physics.chem-ph quant-ph
GPU-accelerated Auxiliary-field quantum Monte Carlo with multi-Slater determinant trial states
本文在开源ipie中实现GPU加速的多Slater行列式ph-AFQMC，在过渡金属团簇上取得至少六倍加速，并以超10万个行列式恢复化学精度所需动态关联。
2024-06-12 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Scalable Quantum Monte Carlo with Direct-Product Trial Wave Functions
本研究提出直积多斯莱特行列式试探波函数用于MSD-AFQMC，通过可分解活性空间降低计算成本，最高达36倍，同时保持精度，适用于弱耦合或非耦合子空间系统。
2023-12-23 cond-mat.str-el physics.chem-ph
Doubling the size of quantum selected configuration interaction based on seniority-zero space and its application to QC-QSCI-AFQMC
Center for Quantum Information and Quantum Biology, The University of Osaka（大阪大学量子信息与量子生物学中心）；Technology Strategy Center, TOPPAN Digital Inc.（凸版数字有限公司技术战略中心）；Technical Research Institute, TOPPAN Holdings Inc.（凸版控股株式会社技术研究所）
本文提出DOCI-QSCI方法，通过扩展零自旋空间并结合ph-AFQMC，提升量子计算中轨道空间的处理能力，验证了其在H6链、N2解离和BODIPY-O2反应中的准确性。
2026-02-27 physics.chem-ph quant-ph
Improved modularity and new features in ipie: Toward even larger AFQMC calculations on CPUs and GPUs at zero and finite temperatures
本文介绍 AFQMC 软件包 ipie 的模块化升级与分布式哈密顿量、GPU 加速、多 Slater 行列式、有限温及电子—声子等新功能，并通过苯二聚体和过渡金属团簇验证其大规模高精度计算能力。
2024-10-25 physics.chem-ph
A quantum computing approach to fixed-node Monte Carlo using classical shadows
本文提出用基于FCIQMC的固定节点蒙特卡罗方法结合经典阴影，避免AFQMC中指数级后处理，并在H4、二茂铁和苯上验证了方法效果及噪声影响。
2024-10-24 physics.chem-ph quant-ph
