相対論的二次ユニタリ結合クラスター法に対する摂動論的トリプル補正スキーム：理論、実装、およびベンチマーキング

科学分野:

• 計算化学
• 量子化学
• 相対論的量子力学

背景:

• 分子特性の正確な理論的予測は、特に重元素の化学現象を理解するために不可欠です。
• 既存の相対論的結合クラスター法は、精度と計算コストのバランスをとる上で課題に直面しています。
• トリプル励起の包含は、結合クラスター理論における高精度に不可欠です。

研究 の 目的:

• 相対論的結合クラスター法のための計算効率が高く、正確な非反復トリプル補正を開発すること。
• 相対論的二次ユニタリ結合クラスター単一および二重励起とトリプル補正（qUCCSD[T]）法を導入すること。
• 重元素系の特性に対するqUCCSD[T]の性能を評価すること。

主な方法:

• 相似変換されたハミルトニアンのエルミート構造に基づく非反復トリプル補正の開発。
• 正確な2成分原子平均場ハミルトニアンを使用した相対論効果の組み込み。
• 計算コストを削減するための凍結スピン軌道およびコレスキー分解近似の適用。

主要な成果:

• qUCCSD[T]法は、ユニタリ結合クラスターの以前のトリプル補正と比較して優れた性能を示します。
• 結果は、実験データおよび完全結合クラスター計算（Full CI）との優れた一致を示します。
• 重元素系の結合解離エンタルピー、分子幾何学的構造、振動数、イオン化ポテンシャル、および電子親和力に対して高精度が達成されました。

結論:

• qUCCSD[T]法は、重元素に対して高精度を提供する相対論的量子化学における重要な進歩です。
• この手法は、従来のハードウェア上でも、CCSD(T)のような確立された技術と比較して計算競争力があります。
• qUCCSD[T]は、重元素を含む分子の正確な理論的研究のための有望なツールです。