热力学性质中的几何相位效应及虚时间多电子态路径积分表述

几何相位(GP)是由锥形交叉(CIs)产生的基本量子效应,对电子振动能级具有深远影响。基于玻恩-奥本海默近似的标准虚时间路径积分分子动力学(PIMD)未考虑GP效应,可能导致低温热力学性质出现显著误差。本视角研究表明,虚时间下的多电子态路径积分(MES-PI)方法(源自《化学物理杂志》2018年148卷102319页)通过统计加权的连续虚时间切片间重叠矩阵乘积的电子迹,自然捕获了GP效应。这一关键能力已隐含在该奠基性工作的基准MES-PIMD模拟中。为将拓扑效应与其他非绝热效应分离,该团队引入了锥形交叉的几何特征矩阵和绕数诱导相位因子,构建了特设的GP排除型MES-PI方法。通过将该特设基准与严格的MES-PI方法对比,研究人员首次明确量化了GP对热力学性质的影响。虽然仅考虑基态电子态时可使用更简单近似,但MES-PIMD是最通用且精确的方法,适用于真实复杂体系——这些体系中锥形交叉缝的位置与拓扑结构往往无法先验获知。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-27 08:10

量科快讯