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物理学 > 计算物理

arXiv:1803.05599 (physics)
[提交于 2018年3月15日 ]

标题: 通过辅助场量子蒙特卡罗计算原子间力并优化分子几何结构

标题: Calculation of interatomic forces and optimization of molecular geometry with auxiliary-field quantum Monte Carlo

Authors:Mario Motta, Shiwei Zhang
摘要: 我们提出了一种算法,用于在辅助场量子蒙特卡罗(AFQMC)方法中准确、系统且可扩展地计算原子间力。该算法基于Hellman-Fenyman定理,并在存在原子轨道基组的情况下包含Pulay修正。我们通过将计算得到的力与AFQMC势能面的导数进行比较,并与其他量子化学方法直接比较来对小分子测试该方法。然后,我们在较大的分子中使用最速下降算法进行几何优化。使用现实的基组,我们获得的平衡几何结构在统计误差范围内与实验值一致。在这种方法中计算力的计算成本仅比计算总能量的成本增加一个小的前因子。这为在AFQMC中实现一种通用且高效的方法进行几何优化和分子动力学铺平了道路。
摘要: We propose an algorithm for accurate, systematic and scalable computation of interatomic forces within the auxiliary-field Quantum Monte Carlo (AFQMC) method. The algorithm relies on the Hellman-Fenyman theorem, and incorporates Pulay corrections in the presence of atomic orbital basis sets. We benchmark the method for small molecules by comparing the computed forces with the derivatives of the AFQMC potential energy surface, and by direct comparison with other quantum chemistry methods. We then perform geometry optimizations using the steepest descent algorithm in larger molecules. With realistic basis sets, we obtain equilibrium geometries in agreement, within statistical error bars, with experimental values. The increase in computational cost for computing forces in this approach is only a small prefactor over that of calculating the total energy. This paves the way for a general and efficient approach for geometry optimization and molecular dynamics within AFQMC.
评论: 5页,4图
主题: 计算物理 (physics.comp-ph)
引用方式: arXiv:1803.05599 [physics.comp-ph]
  (或者 arXiv:1803.05599v1 [physics.comp-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.1803.05599
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
期刊参考: The Journal of Chemical Physics 148, 181101 (2018)
相关 DOI: https://doi.org/10.1063/1.5029508
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来自: Mario Motta [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2018 年 3 月 15 日 05:37:48 UTC (3,424 KB)
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