\emph{Ab initio} theory of nitrogen-vacancy center in diamond
金刚石中的氮空位中心是一种固态缺陷量子比特，在室温下具有良好的相干时间，可用于多种量子增强传感器和量子通信应用，在量子模拟和计算中具有潜在的应用价值。量子控制在很大程度上取决于有关氮空位中心的电子结构和状态，这些状态之间的辐射和非辐射速率以及这些状态与外部自旋，电场，磁场和应变场以及温度的耦合的复杂细节。在这篇评论文章中，它是如何第一原理计算有助于理解氮空位中心的属性，并将简要讨论的问题，以解决对全\emph{ab initio}描述固态缺陷量子位。
2019-09-19 cond-mat.str-el physics.atom-ph physics.comp-ph
Electronic Correlation and Geometrical Frustration in Molecular Solids -- A Systematic ab initio Study of $β^\prime$-$X$[Pd(dmit)$_{2}$]$_{2}$
利用从头计算密度泛函理论，系统地推导了分子固体$β^\prime$ - $X$ [Pd（dmit）$_{2}$ ] $_{2}$（$X$代表阳离子）的低能有效哈密顿量，阐明了阳离子如何控制二聚体间的转移积分和相互作用参数.使用精确对角化方法求解有效模型，反铁磁有序矩被证明是显着抑制周围的自旋液体候选人的$X$ =EtMe $_{3}$ Sb，这是在实验中报道。我们还表明，几何挫折和场外相互作用发挥重要作用，在抑制反铁磁有序。对低能有效哈密顿量的系统推导和分析为阐明$β^\prime$ -EtMe $_{3}$ Sb[Pd（dmit）$_{2}$ ] $_{2}$中量子自旋液体的性质提供了坚实的基础。
2020-09-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unconventional dual 1D-2D quantum spin liquid revealed by $ab$ $initio$ studies on organic solids family
有机固体有各种电子相。特别地，有机固体的里程碑化合物$β'$ - $X$ [Pd（dmit）$_2$] $_2$（其中$X$ =EtMe $_3$ Sb）显示出量子自旋液体（QSL）性质，这表明了一种新的物质状态。然而，QSL的性质在很大程度上是未知的。在这里，我们使用二维$ab$ $initio$哈密顿量计算研究了五种不同$X$的化合物，并正确地再现了实验相图与反铁磁序$X$ =Me $_4$ P，Me $_4$ As，Me $_4$ Sb，Et $_2$ Me $_2$ As和一个QSL $X$ =EtMe $_3$ Sb没有可调参数。我们发现$X$ =EtMe的QSL表现出1D性质，其特征在于自旋相关沿一个方向的代数衰减，而沿另一个方向的指数衰减，表明维度从2D减少到1D。$_3$ Sb。一维性质确实解释了实验比热、热导率和磁化率。然而，所确定的QSL保留了二维性质，以及一贯的自旋分馏成自旋与狄拉克一样的无隙激发，并揭示了二元桥接的1D和2D QSL。
2022-04-05 cond-mat.str-el
Ab-Initio self-energy embedding for the photoemission spectra of NiO and MnO
对强关联周期性固体的精确从头算模拟是凝聚态物理的重大挑战之一。虽然弱关联固体存在成熟的方法，但强关联系统的从头计算描述是一个活跃的研究领域。在这项工作中，我们显示的两个相关的$d$ -电子固体NiO和MnO的自能嵌入理论的单粒子光谱函数的结果。与早期的工作不同，该理论不使用任何可调参数，完全从头算，同时能够处理这些材料的强相关性和非局域屏蔽物理。我们得出的方法，讨论方面的嵌入和选择的物理上重要的轨道，并比较我们的结果，x射线和角度分辨光电子能谱以及韧致辐射等色光谱。
2020-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab Initio Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo in the Thermodynamic Limit
Harvard University（哈佛大学）
本文提出一种基于张量超收缩与k点对称性的从头计算辅助场量子蒙特卡洛方法，实现对固体的热力学极限和完整基组极限的高效计算，为预测性固体模拟提供了一种新的通用方法。
2026-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Metallic bonding due to correlations: A quantum chemical ab-initio calculation of the cohesive energy of mercury
菱面体结构中的固体汞在自洽场（Hartree-Fock）近似下是未结合的。金属的结合完全是由于电子相关性。我们确定的结合能内的从头计算多体展开的相关部分的固体汞。$5d$壳层中的电子关联对内聚能的贡献约为一半。相对论效应被认为是非常重要的。与实验值非常好的协议。
2004-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Comprehensive $ab$ $initio$ investigation of the phase diagram of quasi-one-dimensional molecular solids
该研究通过从头算推导扩展Hubbard模型并结合多变分蒙特卡罗方法，系统揭示了TM$_2$$X$分子固体的材料参数与关联效应在统一相图中的自旋和电荷有序行为。
2023-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio calculation of atomic solid hydrogen phases based on Gutzwiller many-body wave functions
Ames National Laboratory – US DOE（艾姆斯国家实验室）；Iowa State University（爱荷华州立大学）
本研究将两种基于Gutzwiller波函数的从头算多体方法CMRT和GCGM用于原子氢晶相研究，验证了二者均优于DFT，且GCGM精度更高，同时提出加入LDA关联能的CMRT+$E_c$方法可进一步提升与QMC结果的吻合度。
2025-10-03 cond-mat.str-el
Ab-initio Gutzwiller method: first application to Plutonium
除了小分子外，不采用严格的近似，就不可能解出许多电子系统。如果组态相互作用方法（CI）或耦合团簇技术\cite{FuldeBook}适用于分子，它们推广到固体是困难的。对于具有大于库仑相互作用的动能的材料，基于密度泛函理论（DFT）与局域密度近似（LDA）\cite{Hohenberg64, Kohn65}的计算给出了描述基态性质的令人满意的定性和定量结果。这些固体具有呈现扩展态的弱关联电子，如$sp$材料或共价固体。将这种近似应用于波函数更局域化的系统（$d$或$f$ -态），如过渡金属氧化物，重费米子，稀土或锕系元素，则更值得怀疑，甚至可能导致非物理结果：例如，绝缘的FeO和CoO被DFT-LDA预测为金属态。
2005-09-13 cond-mat.str-el
Dynamical Response of Correlated Electrons in Solids Probed by Inelastic Scattering Experiments: An Ab Initio Theoretical Perspective
我们目前的从头算理论研究的相关电子在金属（铝，钾，锂）的激发光谱和它们的相互作用与非弹性散射实验的结果。我们解决各种异常的数据中，这最初被视为强动态电子相关的签名，我们表明，相反，异常是由于带结构效应。在我们的密度响应计算的基础理论框架是含时的密度泛函理论，与此计划，我们讨论的K等离子体的寿命，和Al的动力学结构因子。从一个自洽的解决方案的Dyson方程在GW近似的电子自能，我们讨论了在Li的电子动量密度。我们的研究结果和方法指出了一种新的方式来思考在实际材料中的电子激发。未来的主要挑战是正确处理能带结构的真实表示的动力学相关性。
1999-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Deep learning quantum Monte Carlo for solids
本综述系统介绍深度学习量子蒙特卡洛（QMC）方法在固体材料中的理论基础、神经网络波函数拟设、方法学进展及其在能量、电子密度等性质计算中的应用，并指出其潜力与挑战。
2024-06-30 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
AB Initio Studies of Electronic Excitations in Real Solids
本文的第一部分集中在这样一个事实，即弱相关材料（碱金属，铝）的动态响应的关键特征，已被实验发现定性不同于简单模型的行为。在缺乏从头算理论的情况下，实验数据中体现的惊喜被归因于动力学相关性的影响。我们总结的线性响应的从头算调查的结果，在时间依赖的密度泛函理论（TDDFT），其中所观察到的光谱的意想不到的功能被证明是由于能带结构的影响。与传统观点相反，不能以密度的简单缩放来“普遍地”理解响应，从金属到金属（例如，通过碱系列）-甚至等离子体激元能量的色散曲线的形状也是系统特定的。本文的第二部分开始观察到，一个类似的从头算研究系统具有更复杂的电子结构，将需要一个现实的近似动力学多体内核进入TDDFT的密度响应函数的可用性。因此，我们概述了一个图解的替代方案，框架内的保守近似方法的贝姆和Kadanoff。使用作为基准的硅的带隙GW近似，连同随后的贝特-萨尔彼得方程的图解（和保存）的解决方案，我们讨论的问题涉及守恒律，自洽性，和总和规则。这些概念问题对于发展从头算方法研究强关联材料的动力学响应和准粒子能带结构是特别重要的。我们认为，列入短期相关性缺席GW近似是必须的，即使在Si。
1999-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Melting curve and Hugoniot of molybdenum up to 400 GPa by ab initio simulations
采用密度泛函理论（DFT）的投影缀加波（PAW）方法，对压力范围为0-400 GPa的钼的熔化曲线和Hugoniot进行了从头计算.我们使用的“参考共存”的技术，以克服固有的不确定性，在早期的DFT计算的熔化曲线的钼。我们计算的熔化曲线与常压下的实验结果吻合较好，与高压下的冲击数据吻合较好，但与静态压缩实验的高压熔化曲线不一致。我们计算的P（V）和T（P）Hugoniot关系与激波测量结果符合得很好。我们使用声子色散关系的计算作为压力的函数，以消除一些可能的解释，观察到的固体-固体相变在Mo的冲击实验。
2007-06-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio Quantum Simulation of Strongly Correlated Materials with Quantum Embedding
本文提出在周期密度矩阵嵌入理论基础上引入基于轨道的多片段方法，显著缩小固态材料量子模拟的问题规模，并在氢链、氮化硼和氧化镍等体系上验证了其准确性与效率，为近期量子设备模拟真实强关联材料开辟了新路径。
2023-02-16 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con quant-ph
Density-matrix based determination of low-energy model Hamiltonians from ab initio wavefunctions
我们提出了一种方法，获得有效的低能Hubbard模型哈密顿从头计算量子蒙特卡罗计算的分子和扩展系统。哈密顿参数适合于最佳匹配的从头算两体密度矩阵和能量的基态和激发态，因此我们称之为从头算密度矩阵为基础的向下折叠（AIDMD）的方法。对于苯（一个有限的系统），我们发现很好的协议与实验可用的能隙，而不使用任何实验输入。对于石墨烯，一个二维固体（扩展系统）与周期性的边界条件，我们发现有效的现场哈伯德$U^{*}/t$是$1.3 \pm 0.2$，最近的估计的基础上的约束随机相位近似。对于分子，这样的参数化使得能够计算通常在基态方法内不可访问的激发态。对于固体，有效哈密顿量使得能够使用为晶格模型设计的技术进行大规模计算。
2015-08-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio melting curve of molybdenum by the phase coexistence method
我们报告从头计算的熔化曲线的压力范围为0-400 GPa的钼。计算采用密度泛函理论（DFT）与Perdew-Burke-Ernzerhof交换相关功能的投影增强波（PAW）的实现。我们目前的测试表明，这些技术准确地再现实验数据的低温b.c.c.莫，PAW同意密切从全电位线性增广平面波实现的结果。这项工作试图克服固有的不确定性，在早期的DFT计算的熔化曲线的钼，通过使用“参考共存”的技术来确定熔化曲线。在这项技术中，一个经验的参考模型（这里，嵌入原子模型）是准确地拟合DFT分子动力学数据的液体和高温固体，熔融曲线的参考模型是由模拟共存的固体和液体，并通过应用自由能修正的从头计算熔融曲线。计算得到的熔化曲线与常压下的实验结果吻合较好，与高压下的冲击数据吻合较好，但与静态压缩实验得到的高压熔化曲线不一致。径向分布函数的计算结果表明，液体的短程原子有序与高温固体的短程原子有序非常相似，但从固体到液体的过程中，配位数略有降低。在这两个阶段的电子态密度显示只有很小的差异。结果不支持最近的理论，根据该理论，b.c.c.预期dTm/dP值非常低。过渡金属，因为电子在s-p和d态之间重新分布。
2007-06-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab Initio Electronic Structure Calculations by Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo
场量子蒙特卡罗方法（AFQMC）提供了一个计算框架，通过随机抽样求解原子、分子、固体和各种模型系统中的非时间依赖薛定谔方程。我们介绍了这个框架背后的理论和形式主义，简要讨论了关键的技术步骤，把它变成一个有效的和实用的计算方法，提出了几个说明性的结果，并结束了评论的从头计算的前景，这个框架。
2018-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Incommensurate and Commensurate Antiferromagnetic Spin Fluctuations in Cr and Cr Alloys from Ab Initio Dynamical Spin Susceptibility Calculations
本文提出了一种有限温度下固体动态顺磁自旋极化率的从头计算方法。它是基于时间依赖的密度泛函理论，并采用电子多重散射形式主义。研究了顺磁Cr和成分无序Cr_（95）V_5和Cr_（95）Re_5合金中的无公度和公度反铁磁自旋涨落及其与费米面嵌套的关系。我们发现自旋涨落可以用一个过阻尼振子模型来描述。与非弹性中子散射数据吻合良好。
2000-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Efficient ab initio many-body calculations based on sparse modeling of Matsubara Green's function
本课堂讲稿回顾了最近提出的基于格林函数数据压缩的有效从头计算多体计算的稀疏建模方法。稀疏建模技术是基于一个紧凑的正交基，一个中间表示（IR）的基础上，时间和松原格林函数。基于IR基的稀疏采样方法可以有效地求解图解方程。我们描述了IR基的基本性质，稀疏采样方法及其在基于GW近似和Migdal-Eliashberg理论的从头计算中的应用。我们还描述了一个数值库的IR基础和稀疏采样方法，稀疏IR，并提供其示例代码。这份课堂讲稿是在日文评论文章的基础上做了重大修改[H. Shinaoka等人，Solid State Physics 56（6），301（2021）]。
2022-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Excited state calculations in solids by auxiliary-field quantum Monte Carlo
提出了一种固体激发态的从头计算多体方法。利用量子场的量子蒙特卡罗方法，我们引入了正交化约束，以防止随机斯莱特行列式的崩溃的时空传播。试验波函数从密度泛函计算用于约束。对标准半导体的详细能带结构的计算与GW和实验结果符合得很好。对于具有挑战性的ZnO纤锌矿结构，我们得到的基本带隙为3.26（16）eV，与实验一致。
2012-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
