Новые математические методы, чтобы повысить вычислительную эффективность в квантовой химии

Математические и алгоритмические события на протяжении этих линий нужны для предоставления возможности детального изучения сложных молекул углеводорода, каковые релевантны в сгорании двигателя.Существующие способы, дабы приблизить функции потенциальной энергии в квантовом масштабе необходимы в через чур большой производительности компьютера и так ограничены мелкими молекулами. Исследователи Сандиа говорят, что их техника ускорит квант механические вычисления и улучшит предсказания, сделанные теоретическими моделями химии. Учитывая вычислительное ускорение, эти способы смогут возможно быть применены к громадным молекулам.

Сандиа постдокторский исследователь Прэшэнт Эдем трудился с исследователями Хачиком Саркисяном и Хабибом Нэджмом в Экспериментальной установке Сгорания Сандиа и сотрудничал с квантовыми химиками Так Хирэта и Мэтью Гермес в Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне. Вычислительная энергия в меньшем количестве геометрических мер, чем в большинстве случаев нужный, команда развивала в вычислительном отношении действенные способы приблизить поверхности потенциальной энергии.

Правильное познание поверхностей потенциальной энергии, главных элементов в практически всех вычислениях квантовой динамики, требуется, дабы совершенно верно оценивать частоту и энергию вибрационных способов молекул.«В случае если мы можем отыскать энергию молекулы для всех вероятных конфигураций, мы можем выяснить серьёзную данные, такую как устойчивые состояния молекулярной структуры перехода либо промежуточные состояния молекул в химических реакциях», сообщил Эдем.

Начальные результаты этого изучения были изданы в Молекулярной Физике в статье, названной «Разложение канонического тензора Низкого разряда поверхностей потенциальной энергии: использование к теории функции основанного на сетке схематического вибрационного Грина».«Приближение поверхностей потенциальной энергии громадных молекул есть очень непростой задачей из-за показательного повышения информации, запрошенной, дабы обрисовать их с каждым дополнительным атомом в совокупности», сообщил Эдем. «В математике это именуют Проклятием Размерности».Избиение проклятия

Ключ к избиению проклятия размерности обязан эксплуатировать особенности определенной структуры поверхностей потенциальной энергии. Эдем заявил, что эта информация о структуре может тогда употребляться, дабы приблизить нужные высокие размерные функции.«Мы используем то, что, не смотря на то, что поверхности потенциальной энергии смогут быть высоко размерными, они смогут быть прекрасно приближены как маленькая сумма продуктов одномерных функций.

Это известно как структура низкого разряда, где разряд поверхности потенциальной энергии – количество условий в сумме», сообщил Эдем. «Такое предположение на структуре достаточно общее и кроме этого употреблялось в аналогичных проблемах в других областях. Математически, интуиция способов приближения низкого разряда прибывает из мультилинейной алгебры, где функция интерпретируется как тензор и анализируется, применяя стандартные способы разложения тензора».поправки и Энергия частоты сформулированы как интегралы этих высоко-размерных энергетических функций. Приближение в таком формате низкого разряда отдает эти функции, легко интегрируемые, потому, что это разламывает проблему интеграции к сумме продуктов одного – либо двумерные интегралы, так, стандартные способы интеграции используются.

Команда испытала их вычислительные способы на мелких молекулах, таких как формальдегид и вода. Если сравнивать с хорошим способом Монте-Карло, основанной на хаотичности стандартной рабочей лошадью для высоких размерных неприятностей интеграции, их подход предсказал частоту и энергию молекулы воды, каковые были более правильными, и это было по крайней мере в 1,000 раз более в вычислительном отношении действенно.

Эдем заявил, что следующий ход обязан потом расширить технику, кинув вызов ему с громадными молекулами, такими как бензол.«Междисциплинарные изучения, такие как разработка сгорания и квантовая химия, снабжают возможности для обоюдного опыления идей, так снабжая новый взор на неприятности и их вероятные ответы», сообщил Эдем. «Это – кроме этого ход к применению недавних достижений в науке данных как столб научного открытия в будущем».

12 комментариев к “Новые математические методы, чтобы повысить вычислительную эффективность в квантовой химии”

Оставьте комментарий