近日，中国科学技术大学特任教授商红慧和中国科学院院士杨金龙团队，将人工智能领域的Transformer架构与量子物理的基本方程相结合，发展了求解多电子薛定谔方程的乾坤网络QiankunNet。
薛定谔方程是量子力学的基本方程。从原理上讲，所有材料的性质都来源于多电子薛定谔方程的求解。因此，精确求解该方程是物质科学领域的重要挑战之一。对于包含多个电子的复杂体系，求解薛定谔方程的计算量会随着电子数的增加呈指数级增长。这一“指数墙”问题限制了传统计算方法的能力，使其难以精确模拟真实的分子体系和化学反应。
研究团队从人工智能领域的Transformer架构中汲取灵感，将其注意力机制引入量子波函数构建中，利用其关联建模能力来捕捉电子之间复杂而微妙的相互作用。在结构上，乾坤网络实现了对电子波函数的精确表达。同时，乾坤网络采用端到端的可微分架构，利用反向传播直接优化变分能量。进一步，团队发展了一套结合了蒙特卡洛树搜索的高效自回归采样算法。该算法通过并行生成独立的、无关联的电子构型样本，避免了传统采样方法存在的样本相关性高、收敛慢等问题，提升了计算效率和稳定性。该框架还通过引入基于组态相互作用方法的物理启发初始化策略，加速变分优化的收敛过程。
结果表明，乾坤网络在包含30个自旋轨道以内的分子基准测试中表现优异，其计算的关联能精度达到全组态相互作用方法的99.9% 。在处理化学键解离等强关联问题时，相较于传统耦合簇方法，乾坤网络展现出更优越的性能。与此前的神经网络量子态方法相比，该方法计算速度更快，精度也更高。进而，团队将这一方法应用于模拟生物氧化应激过程中的核心反应——芬顿反应。乾坤网络模拟了[Fe(H₂O)₅(H₂O₂)]⟡⁺配合物中O-O键均裂的完整反应路径，准确描述了Fe(II)到Fe(III)氧化过程中的电子结构演化，展示了该方法在处理含过渡金属的复杂化学体系方面的应用前景。
上述研究为精确模拟复杂分子体系提供了新工具。
相关研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。研究工作得到国家自然科学基金、科技创新-2030重大项目、中国科学院战略性先导科技专项等的支持。
论文链接
乾坤网络架构图
中国工程院院士、北京理工大学教授张军团队首创片上光谱复用感知架构，自主研制了全球首款百通道百万像素高光谱实时成像 据“安徽大学”微信公众号消息，11月8日下午，学校在磬苑校区材料科学大楼D座二楼报告厅召开妇女联合会成立暨第一次妇女代 中国教育报-中国教育新闻网讯（通讯员 闫瑾 记者 陈欣然）随着我国步入老龄化社会，中老年人群的抑郁问题已成为重要的公共卫生挑战。南开大学祁艳玲教授团队的一项最新研究发现，适度使用社交媒体可 《中华人民共和国学前教育法》以“推进学前教育普及普惠安全优质发展”为主线，深刻、全面、具体阐述了落实政府发展学前教育责任的法律规定和实现路径，对于加快学前教育高质量发展、实现现代化 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 周洪松 通讯员 焦洛 王志超 范胜利）为提高师生消防安全意识，普及消防安全知识，日前，河北省石家庄市平山县通过新媒体平台为广大师生上了一堂别开生面的“消防安 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 任朝霞 通讯员 袁圆）“我们创作的作品名称叫《古韵新景》，是由笔挂、笔山、镇纸、砚台组成的文房四宝。”10月27日，2024年世界职业院校技能大赛总决赛争夺赛高 。本文链接：研究创建乾坤网络精确求解多电子薛定谔方程http://www.sushuapos.com/show-12-1881-0.html
声明：本网站为非营利性网站，本网页内容由互联网博主自发贡献，不代表本站观点，本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼，请大家谨防诈骗！若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。
下一篇： 中高层大气波动耦合过程研究获进展