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Projekt
Analysis and reduction of the node location error in electron structure quantum Monte Carlo methods
Antragsteller
Professor Dr. Arne Lüchow
Fachliche Zuordnung
Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
Förderung
Förderung von 2003 bis 2011
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5412921
The full electronic many-body problem for molecules can be solved numerically with the quantum Monte Carlo (DQMC) method. The method is based on the transformation of the time dependent Schrödinger equation into a diffusion equation and on the direct simulation of the diffusion process with the computer. Therefore, the electron correlation is calculated directly. Because of the direct quantum simulation, the DQMC method is very accurate but also time consuming and provides an approach conceptually very different from orbital-based ab initio methods. The electronic energy is obtained as weighted average of the local energy EL= q-1Hq over a diffusion trajectory where q is an approximation to the exact wave function. The usual calculation of the local energy scales like n3 with the number of electrons n. A goal of this proposal is the development of linear scaling methods for the local energy such that routinely highly accurate all-electron DQMC calculations for about 50 non-hydrogen atoms will be possible. In addition to improving the computational demand, the extension of the DQMC method to electronically excited states will be developed. Mit dem Quanten-Monte-Carlo-Verfahren (DQMC) kann direkt numerisch die zeitunabhängige Schrödingergleichung gelöst werden. Die Methode basiert auf der Transformation der zeitabhängigen Schrödingergleichung in eine Diffusionsgleichung und der direkten Simulation des Diffusionsprozesses auf dem Computer. Aufgrund der direkten Quantensimulation ist die DQMC-methode sehr genau, wenn auch zeitaufwändig und bietet einen konzeptionell ganz anderen Zugang zur Elektronenkorrelation als orbital-basierte ab initio-Methoden. Die elektronische Energie wird als gewichtetes Mittel der lokalen Energie EL=q-1Hq entlang einer Diffusionstrajektorie berechnet, wobei q eine Näherung der exakten Wellenfunktion ist. Die übliche Berechnung der lokalen Energie skaliert wie n3 mit der Elektronenzahl n. Ein Ziel des Projekts ist die Entwicklung von linear skalierenden Methoden zur Berechnung der lokalen Energie, so dass hoch genaue ab initio Rechnungen an Molekülen mit etwa 50 Schweratomen. Darüberhinaus soll eine Erweiterung der Methode zur Berechnung elektronisch angeregter Zustände entwickelt werden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
