ERA Chemistry - Generalized tensor methods in quantum chemistry

• Antragsteller: Professor Dr. Reinhold Schneider
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation ; Mathematik ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 234056486

Die Berechnung der elektronischen Struktur ist von herausragender Bedeutung in der modernen Chemie und Materialwissenschaften, und zudem ein extrem schwieriges numerisches Unterfangen. Im Gegensatz zu dem enormen Fortschritten in der Berechnung schwach korrellierter Systeme mittels Dichte-Funktionaltheorie (DFT), für große Systeme, und Coupled Cluster Methoden zur hochgenauen Berechnung, bleiben im Wesentlichen zwei Typen von Problemen, bei denen aktuelle quantenchemische Methoden Defizite aufweisen:1) offenschalige Systeme mit einer großen Zahl ungepaarter Elektronen, wie sie in verschiedenen Übergangsmetallen und magnetischen Materialien vorkommen,2) ausgedehnte periodische Systeme ohne Bandlücke, bei denen die Grenzen der Anwendbarkeit größenkonsistenter Methoden erreicht ist.Das Ziel des Antrages ist die Entwicklung von Tensornetzwerk-basierten Algorithmen, die effizient auf offene Probleme der Quantenchemie angewandt werden können. Neuartige methodische Konzepte der Tensor-Zerlegung müssen entwickelt werden, um z.B. der nichtlokalen Struktur des Hamilton-Operators Rechnung zu tragen. Zu diesem Zweck gilt es komplementäre Expertisen der schlagkräftigen DMRG Methode und verwandte Entwicklungen der Physik, Mathematik und Informatik zu bündeln.Um eine effiziente Implementierung eines quantenchemischen Tensor-Netzwerkes zu erreichen werden unsere Entwicklung mit existierenden Programmstrukturen des QC-DMRG- Budapest [Legeza-2011] und des TTNS-Vienna [Murg-2010c] Codes verglichen und getestet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich, Ungarn
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF); OTKA Hungarian Scientific Research Fund
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Oers Legeza; Professor Frank Verstraete