似乎人们通常使用单有源电子(SAE)近似来处理多电子系统,将问题转化为单电子问题。例如,在数值求解氦原子与激光场相互作用的问题时,人们通常将电子-电子效应近似地包含在赝势中,从本质上解决单电子问题。那么为什么连时间相关的多电子薛定谔方程都难以数值求解呢?它比经典的 n 体问题困难得多吗?我已经看到有很多巨大的经典体问题在天文学中以数值方式解决,甚至是实时的,例如这里实时模拟两个星系的碰撞,涉及 280000 个粒子相互作用。
为什么难以数值求解多电子瞬态薛定谔方程
计算科学
pde
量子力学
2021-12-15 05:04:35
1个回答
是的,这样做要困难得多。为了身体问题,你需要计算的只是轨迹这只是单个变量的函数。
另一方面,即使对于单个电子,薛定谔方程的解也是一个函数,即四个变量的函数。对于两个电子,您正在寻找一个函数将波函数描述为两个电子的位置加上时间的函数。那是七个变量。
现在,如果你还记得如何求解常微分方程,例如牛顿方程身体问题,那么你需要将每个方程从时间向前推进到并在那里计算解决方案。所以,如果你划分你的时间间隔进入长度间隔那么每个时间步的努力将是使用交互的简单实现身体(你可以使用方法来实现努力,但这不是重点)。
另一方面,要找到 7 个变量的函数,假设您将时间间隔细分为子区间如上,但您也对 6 个空间坐标执行相同操作。那么一共有要考虑的网格点。一般来说,对于一个身体量子系统,你有.
现在很容易验证即使对于相当小的数字, 努力远大于,这就解释了为什么多体量子计算的成本比身体经典力学。
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