Embedding via the Exact Factorization Approach
本文提出了一种基于精确因式分解的量子电子嵌入方法来计算多电子系统的静态性质。该方法在原理上是精确的，但实际的力量在于在对小片段计算的高级方法中利用来自整个系统的低级计算的输入，如在其他嵌入方法中一样。这里，使用精确因式分解方法来定义片段上的嵌入哈密尔顿算子。各种哈伯德链模型表明，非常准确的基态能量得到了整个范围内的弱到强关联系统。
2020-02-24 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
An Exact Factorization Perspective on Quantum Interferences in Nonadiabatic Dynamics
当不同电子态的核波函数在非绝热区域相遇并相互作用时，就会出现非绝热量子干涉。在这项工作中，我们分析如何非绝热量子干涉翻译的上下文中的分子波函数的精确因式分解。特别是，我们把我们的注意力集中在依赖于时间的势能面的形状-核动力学发生的确切表面。我们使用一个一维精确可解的模型来再现量子干涉的不同条件，其特征已经在一维中出现。与时间相关的势能面开发复杂的功能时，存在强干扰，在明显的对比观察到的行为，在简单的非绝热交叉的情况下。然而，独立的经典轨迹上传播的确切的时间依赖的势能面合理地保存在配置空间中的分布，模仿的一个确切的核概率密度。
2016-06-30 physics.chem-ph
Exact Simulation of Pigment-Protein Complexes Unveils Vibronic Renormalization of Electronic Parameters in Ultrafast Spectroscopy
光合作用的主要步骤依赖于色素蛋白复合物（PPC）中激子的产生、运输和捕获。一般来说，PPC具有高度结构化的振动光谱，结合了许多离散的色素内模式和准连续的蛋白质模式，具有相当强度的振动和电子耦合。由此产生的振动动力学的复杂性提出了重大的挑战，在建立光谱数据和底层微观模型之间的定量连接。在这里，我们将展示如何解决这一挑战，考虑两个模型系统，即水溶性叶绿素结合蛋白的花椰菜和特殊的一对细菌反应中心，使用数值精确模拟方法。我们表明，包括完整的多模式振动动力学的线性光谱的数值计算导致系统和定量显着的电子参数估计的修正。这些多模电子振动效应被证明是相关的，在长期的讨论中，在多维非线性光谱的长寿命振荡的起源。
2022-06-05 physics.chem-ph quant-ph
Bohmian mechanics in the exact factorization of electron-nuclear wavefunction
电子核波函数的精确因式分解[A. Abedi，N. T. Maitra和E. K.联合总，物理修订版Lett 105，123002（2010）]允许我们定义严格的核含时薛定谔方程（TDSE）与含时势能面（TDPES），充分考虑耦合到电子运动和驱动核波包动力学。在这里，我们研究多个经典轨迹的传播是否可以再现量子核运动在强场过程中，当它们的运动是由量子哈密顿-雅可比方程通过应用玻姆力学这个精确的核TDSE。我们证明了多个经典的轨迹传播的力从梯度的确切的TDPES加上玻姆量子势可以重现强场解离动力学的H $_2^+$分子的一维模型。我们的研究结果表明，从Bohmian量子势的力量在产生量子核动力学在这里研究的强场过程中，电离和/或分裂的核概率密度发生不可忽略的作用。
2016-09-11 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Exact-factorization-based surface-hopping without velocity adjustment
本文提出QTSH-XF方法，通过结合量子轨迹面跳跃的核方程与精确因子化的电子方程，消除了传统面跳跃中特设的速度修正和退相干校正，并在Tully模型和尿嘧啶阳离子模型中验证了其有效性。
2024-01-12 physics.chem-ph
A study of the decoherence correction derived from the exact factorization approach for non-adiabatic dynamics
我们提出了一个详细的研究退相干校正表面跳跃，最近来自精确因式分解的方法。使用相同的初始条件和相同的电子结构方法的从头算多产卵计算被用作三个分子的参考：乙烯，甲烷亚胺阳离子，富烯，其中非绝热动力学如下的光激发。与Granucci-Barrico能量为基础的消相干校正，和增强的最少开关表面跳跃计划的比较表明，三个消相干校正的方法操作在一个定性不同的方式对个别轨迹，但结果平均轨迹是相似的，这些系统。
2021-04-08 physics.chem-ph
Exploring exact-factorization-based trajectories for low-energy dynamics near a conical intersection
本研究利用精确因子化方法，结合量子波包与轨迹动力学，探究锥形交叉附近低能动力学，发现经典近似轨迹难以准确描述非绝热效应。
2024-02-05 physics.chem-ph quant-ph
Unifying Decoherence and Phase Evolution in Mixed Quantum-Classical Dynamics through Exact Factorization
Dalhousie University（达尔豪斯大学）；Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)（蔚山科学技术院）
本文通过精确分解框架，提出统一电子相干性和相位演化的混合量子-经典动力学方程，为非绝热特征提供了从头原理基础。
2026-02-13 physics.chem-ph
On the Numerical Solution of the Exact Factorization Equations
耦合电子-离子动力学的精确因式分解（EF）方法将含时分子薛定谔方程改写为两个耦合方程，一个用于核波函数，另一个用于条件电子波函数。这些方程中出现的势提供了对非绝热过程的深入了解，并从这些方程出发制定了新的实用非绝热动力学方法。在这里，我们提供了一个自洽的精确方程的解的第一个演示，其稳定性和收敛性的初步分析。这些方程有一个前所未有的数学形式，涉及到一个非厄米哈密顿量，所以通常的数值方法对含时薛定谔失败时，以一种直接的方式应用到EF方程。我们找到了一种方法，使稳定的传播足够长的时间来见证非绝热行为的模型系统之前，非平凡的不稳定性接管。EF为基础的方法的发展和分析的影响进行了讨论。
2019-02-01 physics.chem-ph
Correlated electron-nuclear dynamics: Exact factorization of the molecular wavefunction
它最近显示[物理学。105，123002（2010）]，在依赖于时间的外部势中演化的电子和核系统的完整波函数可以精确地分解为电子波函数和核波函数。精确含时势能面（TDPES）和精确含时矢势的概念自然地从形式主义中产生。在这里，我们提出了一个详细的描述的形式主义，包括一个完整的推导方程，电子和核波函数满足。我们证明了这种精确的因式分解传统的玻恩-奥本海默膨胀的关系。一个一维模型的H $_2^+$分子在激光场显示的实用性的确切TDPES解释耦合电子-核动力学：我们如何显示其结构的功能表明解离的机制。我们比较了精确的TDPES与含时Hartree方法的势能面，也比较了传统的Escherfest动力学与Escherfest动力学的精确TDPES。
2012-08-21 cond-mat.other physics.chem-ph
The Geometric Potential of the Exact Electron Factorization: Meaning, significance and application
材料特性的理论和计算描述是一项具有最高科学和技术重要性的任务。电子-电子相互作用的第一性原理描述是一个巨大的挑战，通常是通过将多电子问题转化为有效的单电子问题来解决的。对于多电子系统，有不同的方法来获得精确的单电子理论。一个紧急的方法是确切的电子因式分解（EEF）-一个分支的确切因式分解方法的多体系统。在EEF中，在所有其他电子的环境中，一个电子的薛定谔方程被公式化。环境的影响反映在表示环境的能量的势$v^{\rm H}$和具有几何意义的势$v^{\rm G}$中。本文以$v^{\rm G}$为研究对象，对其性能进行了详细的研究。我们研究了$v^{\rm G}$作为测量环境变化的度量的几何起源，阐明了环境状态的平移和缩放如何反映在$v^{\rm G}$中，并解释了它在同质和异质双原子模型系统中的形状。基于EEF和密度泛函理论之间的紧密联系，我们还利用$v^{\rm G}$对无轨道密度泛函理论中的泡利势进行了另一种解释.
2022-04-05 physics.chem-ph
Molecular geometric phase from the exact electron-nuclear factorization
当Born-Oppenheimer电子波函数$Φ_R^{BO}(r)$在$R$ -空间中绕两个绝热势能面的圆锥相交处输运时，它具有拓扑相因子$\pm 1$，这是Berry相的一种特殊情况.我们表明，如果几何相位$γ= \oint \mathrm{Im} \langle Φ_R |\nabla_μ Φ_R\rangle \cdot d\mathbf{R}_μ$是从精确的电子核因式分解$Φ_R(r)χ(R)$的条件电子波函数$Φ_R(r)$，而不是绝热函数$Φ_R^{BO}(r)$评估，这个拓扑量恢复到几何量$e^{iγ}$。一个模型的伪旋转分子，也适用于动态Jahn-Teller离子在散装晶体，提供了第一个例子诱导矢量势和分子几何相位的精确因式分解。感生矢势对循环核电流的贡献不能用规范变换消除。精确的势能面的计算和发现包含一项依赖于Fubini研究度规的条件电子波函数。
2016-01-19 cond-mat.other physics.chem-ph
Exact-Factorization-Based Surface-Hopping for Multi-State Dynamics
最近从精确因子分解方法导出的表面跳跃算法，SHXF，[Ha，Lee，Min，J.Phys.Chem.Lett. 9，1097（2018）]在表面跳跃的电子方程中引入了一个附加项，它通过量子动量耦合电子态。这个术语不仅提供了退相干的第一性原理描述，而且在这里，我们表明，当在任何给定时间占据两个以上的状态时，准确捕获非绝热动力学是至关重要的。使用振动耦合模型的尿嘧啶阳离子，我们表明，缺乏这一项在传统的表面跳跃方法，包括那些与消相干校正，导致无法预测的动态通过三态交叉，而SHXF执行类似的多配置时间相关的Hartree量子动力学基准。
2022-02-07 physics.chem-ph quant-ph
Electronic Non-adiabatic Dynamics in Enhanced Ionization of Isotopologues of H$_2^+$ from the Exact Factorization Perspective
最近表明，在H $_2^+$的增强电离中驱动电子动力学的确切电势可以具有由动态电子-核相关引起的大的贡献，超出了任何基于静电的模型可以提供的贡献[1]。这个势是通过分子波函数的精确因式分解来定义的，它允许为电子系统构建一个薛定谔方程，其中势精确地包含了与核系统和任何外部场的耦合效应。在这里，我们研究增强电离同位素的H $_2^+$，以调查这些条款的核质量依赖于这个过程。我们分解成组件，自然产生的条件波函数的确切的潜力，也到组件所产生的边际电子波函数，并比较这些不同的组件，以及近似的潜力的准静态或Hartree近似的基础上的准确传播的传播性能。提出了一种准经典分析方法，以帮助分析驱动电离电子的电势的不同非静电分量的结构。
2016-12-01 physics.atm-clus physics.chem-ph
Supersymmetric factorization yields exact solutions to the molecular Stark effect problem for "stretched" states
通过调用超对称性，我们发现了一个条件，在此条件下，极性和极化分子的斯塔克效应问题受到非共振电场变得完全可解。所涉及的相互作用参数的精确可解性条件产生精确的波函数的“拉伸”状态，$|J=m,m>$，并为$|1,1>$状态的情况下，一个纯粹的诱导偶极相互作用。本征能、空间固定偶极矩、取向余弦和角动量的期望值的解析表达式允许容易地逆向工程找到创建具有预定特性的量子态所需的相互作用参数的值的问题。
2011-05-26 math-ph math.MP physics.atom-ph
Exact Factorization Adventures: A Promising Approach for Non-bound States
模拟分子中非束缚态的动力学需要精确描述电子运动如何影响核运动，反之亦然。精确因式分解（XF）方法提供了一个独特的视角，因为它提供了作用于核子系统或电子子系统的势，其中包含以精确方式耦合到其他子系统的影响。我们简要回顾了XF思想在不同领域的各种应用，以及这些潜力的特点如何帮助解释两种不同的激光驱动的解离机制。我们提出了一个详细的研究，在最近开发的基于XF的混合量子-经典近似的耦合项的不同方式进行评估，无论是真正耦合的轨迹，或辅助轨迹，模仿耦合使用，并讨论它们的效果在两个表面跳跃框架以及严格导出的耦合轨迹混合量子-经典的方法。
2022-05-13 cond-mat.other physics.atom-ph physics.chem-ph
Comment on "Correlated electron-nuclear dynamics: Exact factorization of the molecular wavefunction" [J. Chem. Phys. 137, 22A530 (2012)]
尽管在最近的工作A. Abedi，N. T. Maitra和E. K.联合Gross，J.Chem.Phys.137，22 A530，2012中，缺少一种重要的成分。即证明了非线性运动方程的解即电子波函数和原子核波函数的范数在演化过程中保持不变。证明这些规范的守恒性正是本评论的目的。
2013-09-02 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
Extending Non-Perturbative Simulation Techniques for Open-Quantum Systems to Excited-State Proton Transfer and Ultrafast Non-Adiabatic Dynamics
本文将矩阵乘积态方法扩展至开放量子系统（TEDOPA），用于研究激发态质子转移及强激光驱动下的超快非绝热动力学，实现了对耗散效应的精确量子模拟。
2024-05-14 physics.chem-ph quant-ph
Exact factorization-based density functional theory of electrons and nuclei
证明了电子-核系统的基态能量是条件电子密度$n_R(\mathbf{r})$、核波函数$χ(R)$以及由条件电子波函数$Φ_R(r)$导出的诱导矢量势$A_μ(R)$和量子几何张量$\mathcal{T}_{μν}(R)$在核组态空间上的变分泛函，其中$r=\mathbf{r}_1,\mathbf{r}_2,\ldots$为电子坐标，$R=\mathbf{R}_1,\mathbf{R}_2,\ldots$为核坐标.基态$(n_R,χ,A_μ,\mathcal{T}_{μν})$可以通过自洽求解（i）包含有效势$v_{\rm s}(\mathbf{r})$的条件Kohn-Sham方程，该有效势参数依赖于$R$，（ii）$χ(R)$的薛定谔方程和（iii）确定$\mathcal{T}_{μν}$的欧拉-拉格朗日方程来计算。将该理论应用于$E\otimes e$ Jahn-Teller模型。
2016-09-02 physics.chem-ph
Nucleus-electron correlation revising molecular bonding fingerprints from the exact wavefunction factorization
我们提出了一种新的理论和实现计算耦合的电子和量子核子子系统在一个单一的势能面，超越标准的玻恩-奥本海默（BO）分离的原子核和电子。从单产物分子波函数出发，给出了一个精确的自洽核-电子嵌入势，并证明了在离散变量表象中，对于响应于选定原子核的量子非谐振动的平均场电子，可以计算关联核-电子的基本行为.几何规范的选择进行了讨论和必要的制定能量不变的双正交电子方程。我们的方法进一步应用于表征分子能量、键长、质子和电子密度的振动平均分子成键性质。此外，后Hartree-Fock电子关联可以方便地计算的核-电子耦合分子轨道的基础上，证明了二阶Møllet-Plesset微扰和全组态相互作用理论的相关模型。我们的方法不仅精确地量化了非经典的核-电子耦合，用于修正分子成键性质，而且为部署非BO分子量子化学提供了另一种与时间无关的方法。
2021-08-31 physics.chem-ph
On the Geometric Potential and the Relationship between the Exact Electron Factorization and Density Functional Theory
对于多电子体系，精确单电子理论有不同的方法，精确电子因式分解（EEF）就是其中之一。在EEF中，构造了一个电子在其他电子环境中的薛定谔方程。环境提供了出现在这个方程中的势：一个标量势$v^{\rm H}$代表环境的能量，另一个标量势$v^{\rm G}$以及一个具有几何意义的矢量势。通过用无相互作用的Kohn-Sham（KS）体系代替相互作用的多电子体系，我们展示了EEF与密度泛函理论的关系，并解释了Hartree交换关联势和Pauli势.特别是，我们表明，从EEF的观点，泡利势并不代表费米子和玻色子之间的差异非相互作用系统，但它对应于$v^{\rm G}$和部分$v^{\rm H}$（费米子）KS系统。然后，我们详细研究了$v^{\rm G}$的含义：它的几何起源作为衡量环境变化的度量。此外，它的行为的一个简单的模型的同质和heteronucler双原子的研究和解释的帮助下，一个两态模型。通过这种方式，我们提供了一个物理解释的EEF和DFT中出现的单电子势。
2021-11-18 physics.chem-ph
Non-markovian neural quantum propagator and its application to the simulation of ultrafast nonlinear spectra
Zhejiang Laboratory（之江实验室）
本文提出了一种基于机器学习的通用求解器，用于求解运动方程的层次方程，该方法能够精确考虑非马尔可夫效应和非微扰系统-环境相互作用，并应用于芬纳-马修斯-奥尔森复合物的光谱模拟。
2024-10-08 physics.chem-ph
Charge-transfer steps in Density Functional Theory from the perspective of the Exact Electron Factorization
当分子解离时，精确的Kohn-Sham（KS）势和Pauli势可以形成台阶结构。正确再现这些步骤是密度泛函理论（DFT）中描述解离和电荷转移过程的核心：这些步骤使解离子系统的KS本征值相对于彼此对齐，并确定电子的位置。虽然可以从KS轨道的渐近行为计算出台阶高度，但这对导致台阶的原因提供了有限的了解。我们给出了一个解释的步骤与一个精确的映射的多电子问题的一个电子的问题，精确的电子因式分解（EEF）。EEF中出现的势具有明确的物理意义，通过用KS系统代替相互作用的多电子系统，可以将其转化为DFT势。用一个简单的双原子模型，我们说明了步骤是空间电子纠缠的结果，是电荷转移的结果。从这个机制，台阶高度可以立即推导出来。此外，有两种方法来近似再现解离过程中的电位，这两种方法本身也是可行的。一种是基于解离系统的状态，而另一种是基于对分子的博恩-奥本海默处理的类比。后一种方法还表明，步骤连接绝热势能面。从EEF的DFT的观点，因此提供了一个更好的理解如何在一个单电子理论编码的多电子效应，以及它们如何可以建模。
2021-03-22 physics.chem-ph
Performance of trajectory surface hopping method in the treatment of ultrafast intersystem crossing dynamics
我们进行了广泛的研究，通过与精确的全量子动力学的结果进行比较，以检查最少开关表面跳跃方法在描述各种单重态-三重态（S-T）模型的超快系间交叉动力学的性能。不同的实施细节和一些衍生的方法进行了审查。正如预期的那样，在自旋绝热表象或局域非绝热化方法中进行轨线表面跳跃计算比在自旋非绝热表象中更好。表面跳跃方法对弱自旋轨道耦合（非绝热耦合）的S-T模型的短时动力学提供了合理的结果，但在强自旋轨道耦合（非绝热耦合）的模型中表现不佳.当系统到达具有较高动能的S-T势能交叉点时，轨线面跳跃方法往往能较好地描述非绝热系间交叉动力学。退相干修正对弹道表面跳变性能的影响与系统有关。它在许多情况下提高了结果的准确性，而在其他情况下，它的影响也可能很小。
2019-03-25 physics.chem-ph
What solvable models reveal about Born-Oppenheimer, Born-Huang, and exact factorization
Hetao Institute of Mathematics and Interdisciplinary Science（河套数学与交叉科学研究院）；University of Bristol（布里斯托大学）
该研究在两个解析透明的基准模型中，比较玻恩-奥本海默、玻恩-黄与精确因式分解的势能面构造，揭示量子几何特性与能量排序规律，分离近似误差等并给出可验证形式。
2026-09-04 physics.chem-ph quant-ph
Understanding real-time time-dependent density-functional theory simulations of ultrafast laser-induced dynamics in organic molecules
实时含时的密度泛函理论，结合Escherifest分子动力学方案，正在成为一种流行的方法来研究纳米尺度上的超快现象。由于最近的发展，它也可以明确地包括在模拟中的时间相关的激光脉冲，从而访问瞬态激发制度。然而，这些计算的复杂性要求深入分析可访问的，但近似的（无论是“穿着”或“裸”）量，以评估他们的能力，为我们提供一个模拟过程的现实画面。在这项工作中，我们分析了三个小分子（乙烯，苯，噻吩）的超快动力学的共振激光脉冲激发的绝热局域密度近似的框架。电子响应的激光微扰的诱导偶极矩和激发态人口相比，由一个精确可解的两能级模型给出的结果。通过这种方式，我们可以用简单的估计量来解释电荷载流子的动力学，比如激发电子的数量。从计算的瞬态吸收光谱，我们解开的外观，如激发态吸收和振动耦合的非线性效应。通过这种方式，我们观察到激光激发通过增强其中的非谐性来影响振动光谱，而相干振动运动有助于稳定已经在几十飞秒内的电子激发。
2020-08-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
