用于估计嘈杂的中间量子量子(NISQ)ERA设备上的分子基态性能,基于变异的量子本特征(VQE)算法的算法已获得流行,因为它们相对较低的电路深度和对噪声的弹性。9,10这导致了一系列成功的演示,涉及当今量子设备和模拟器上小分子的分子基态能量的计算。4,6,11 - 22然而,仅对分子基态能量的估计不足以描述许多有趣的化学过程,这些化学过程涉及某种形式的电子激发。23,例如,化学现象的准确建模,例如光化学反应,涉及过渡金属复合物,光合作用,太阳能电池操作等的催化过程等。需要对分子地面和激发态进行精确模拟。这种系统的电子激发态通常密切相关,因此需要使用复杂的量子化学理论来准确描述。在过去的几十年中,在这方面已经开发了许多方法。24 - 32最初由Stanton和Bartlett开发的运动方程耦合群集(EOM-CC)26方法是一个流行的示例,通常用于计算分子激发剂,例如激发能量
用于估计嘈杂的中间量子量子(NISQ)ERA设备上的分子基态性能,基于变异的量子本特征(VQE)算法的算法已获得流行,因为它们相对较低的电路深度和对噪声的弹性。9,10这导致了一系列成功的演示,涉及当今量子设备和模拟器上小分子的分子基态能量的计算。4,6,11 - 22然而,仅对分子基态能量的估计不足以描述许多有趣的化学过程,这些化学过程涉及某种形式的电子激发。23,例如,化学现象的准确建模,例如光化学反应,涉及过渡金属复合物,光合作用,太阳能电池操作等的催化过程等。需要对分子地面和激发态进行精确模拟。这种系统的电子激发态通常密切相关,因此需要使用复杂的量子化学理论来准确描述。在过去的几十年中,在这方面已经开发了许多方法。24 - 32最初由Stanton和Bartlett开发的运动方程耦合群集(EOM-CC)26方法是一个流行的示例,通常用于计算分子激发剂,例如激发能量
为了估计嘈杂的中尺度量子 (NISQ) 时代设备上的分子基态特性,基于变分量子特征求解器 (VQE) 的算法因其相对较低的电路深度和对噪声的抵抗力而广受欢迎。9,10 这导致了一系列成功的演示,涉及在当今的量子设备和模拟器上计算小分子的分子基态能量。4,6,11 – 22 然而,仅仅估计分子基态能量不足以描述许多涉及某种形式的电子激发的有趣化学过程。23 例如,准确模拟化学现象,如光化学反应、涉及过渡金属配合物的催化过程、光合作用、太阳能电池操作等,需要准确模拟分子基态和激发态。此类系统的电子激发态通常具有很强的相关性,因此需要使用复杂的量子化学理论来准确描述它们。在过去的几十年里,在这方面已经开发了许多方法。 24 – 32 运动方程耦合团簇 (EOM-CC) 26 方法最初由 Stanton 和 Bartlett 开发,是一种常用的例子,通常用于计算分子激发态特性,例如激发能
图5:两个过渡(1 a 1g→1 t 1u和1 a 1g→1 cbm)的CAS-DEM和NEVPT2-DEM激发能的外推到超级电池的非插入极限(a)原始2×2×2,(b)原始3×3×2×2×2×2×2×2×2×2×2×2× 4。实心正方形(圆圈)表示t 1u(CBM)的单元激发的DMET数据点,而空心正方形和圆圈表示相应的外推Vees。红色(紫色)颜色象征CAS-DMET(NEVPT2-DMET)。
摘要:量子化学的无数工具如今被化学家、生物学家、物理学家和材料科学家等各种群体广泛使用。大量的方法(例如,Hartree-Fock、密度泛函理论、配置相互作用、微扰理论、耦合簇、运动方程、格林函数等)和大量的原子轨道基组常常引起惊愕和困惑。在本期观点中,我将解释量子化学为何有如此多不同的方法,以及研究人员为何应该了解它们的相对优势和劣势。我将解释化学对轨道的使用以及波函数反对称的需要如何导致计算工作量与轨道数量的立方或更高次方成比例。我还说明了薛定谔方程的能量非常大,这使得提取诸如键能和激发能、电离势和电子亲和力等密集属性变得困难。
叶绿素 (Chl) 的通用名称是一类环状四吡咯,是自然界中最丰富的色素,甚至从外太空也能看到。这种色素在光合作用中起着关键作用。光合作用是一种代谢过程,通过将二氧化碳固定为碳水化合物,将与太阳辐射相关的能量转化为化学能,为整个生物圈提供能量。[1] 叶绿素参与光合作用的三大反应,即 i) 吸收光辐射,充当光收集复合体中的天线,ii) 将激发能转移到所谓的反应中心蛋白,iii) 完成光合膜上的光诱导初级电荷分离。真核生物和细菌中都有光合生物,它们的光合器官差异很大(图 1)。[2]
同位素 229 Th 是已知的唯一一种在几电子伏特能量范围内具有激发态 229m Th 的原子核,这是原子价壳层中电子的典型跃迁能量,但比常见的核激发能低四个数量级。人们提出了许多利用这种独特核系统的应用,该系统可通过光学方法实现。其中最有希望的是一种性能优于现有原子计时器的高精度核钟。我们在此介绍 229m Th 2+ 超精细结构的激光光谱研究,得出基本核特性的值,即磁偶极矩和电四极矩以及核电荷半径。继最近直接检测到这种长期寻找的异构体之后,我们现在对其核结构进行了详细的了解,并提出了一种非破坏性光学检测方法。
同时,能量结构域中的高分辨率X射线光谱也可以提供对分子系统中超快染色器过程的有用见解。使用单色同步加速器X射线辐射,可以在分子中对特定原子核壳的共振激发。核心兴奋状态的寿命因几个飞秒而异,具有激发能量的相对较浅的核心孔高达1 keV,直到具有较高激发能的深核孔的attosentime量表。通过发射X射线光子或螺旋钻电子的发射在核心激发态的寿命内,可以作为探测分子在同一时间尺度上发生的任何动力学过程的探测。这是“核心时钟”光谱(CHC)的基本概念。6关于
已知 229 Th 原子核具有同质异能态,其能量比基态高出约 8 eV,比典型的核激发能低几个数量级。这启发了低能核物理领域的研究,其中核跃迁率将受电子壳层影响。低能量使 229 Th 同质异能体易于进行共振激光激发。利用激光冷却的捕获钍离子或透明固体中的钍掺杂离子实现核共振,可作为非常高精度光学时钟的参考。这种核钟与传统原子钟之间的精确频率比较将提供对超出标准模型的假设新物理效应的灵敏度。虽然 229 Th 的激光激发仍然是一个尚未解决的难题,但最近的实验已经提供了有关跃迁能量和相关核特性的重要信息。
摘要:很少的石墨烯具有低能载体,其表现为巨大的费米子,在运输和光散射实验中都表现出有趣的特性。将共振拉曼光谱的激发能降低至1.17 eV,我们将这些巨大的准粒子靶向在靠近K点的分裂带中。低激发能量削弱了可见的一些拉曼过程,并诱发了双层和三层样品中共振2D峰的子结构的更清晰的频率分离。我们遵循每个子结构强度的激发能量依赖性,并将双层石墨烯的实验测量与从头算的理论计算进行比较,我们追溯了对探测电子散布接近的电子散布和增强电子 - 唱机元件元素元素的关节效应的此类修改。关键字:石墨烯,拉曼,电子 - 声子,巨大的狄拉克费米,运输