Команда дослідників з Мічиганського університету розробила метод, що підвищує точність квантового моделювання, відкриваючи нові перспективи для хімії та матеріалознавства.
Сучасні симуляції ґрунтуються на квантовій проблемі багатьох тіл, яка описує взаємодії електронів та визначає їхню роль у хімічних зв’язках і провідності. Однак через обчислювальну складність цей підхід придатний лише для малих молекул. Більш доступною альтернативою є теорія функціоналу густини (DFT), яка замість відстеження кожного електрона розглядає електронну густину.
Ключовим елементом DFT є обмінно-кореляційний функціонал (XC), що описує електронні взаємодії. «Ми знаємо, що існує універсальний функціонал, який підходить для всіх електронних систем, але його форма поки невідома», – зазначає професор Вікрама Гавіні. Дотепер науковці покладалися на апроксимації, пристосовані до окремих завдань, що знижувало загальну точність.
Щоб подолати це обмеження, команда застосувала квантові розрахунки для малих систем, а далі використала машинне навчання, щоб відтворити поведінку електронів через точніший функціонал XC. «Точний функціонал має широке застосування, адже він є діагностичним для матеріалів», підкреслює перший автор роботи Бікаш Канунго.
Отримані результати дозволяють застосовувати вдосконалений функціонал як до молекул, так і до твердих тіл. Це наближає науку до універсального інструмента для моделювання, здатного прискорити розробку акумуляторів нового покоління, створення ліків і розвиток квантових технологій.
#Вчені #Мічигану #вдосконалили #квантове #моделювання
Source link
