Propagation of density operators using the multi-configuration time-dependent Hartree (MCTDH) method

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Die Untersuchung der Dynamik von Molekülen mit Hilfe zeitabhängiger Methoden unter Berücksichtigung des Einflusses von Umgebungen hat in den letzten Jahren stark an Interesse gewonnen. Im Gegensatz zur Dynamik isolierter Moleküle, die in der Regel im Wellenfunktionsformalismus behandelt wird, muß zur Berücksichtigung von Umgebungseffekten der Dichteoperatorformalismus gewählt werden. Das erhöht den Rechenaufwand einer numerisch exakten Propagation erheblich, da sich im Vergleich zum Wellenfunktionsformalismus der Aufwand etwa quadriert. Die Entwicklung geeigneter Näherungsverfahren, die einerseits alle wesentlichen chemischen und physikalischen Vorgänge beschreiben können und andererseits mit einer erheblichen Reduzierung an Rechenzeit und Speicherplatz einhergehen, kommt daher eine besondere Bedeutung zu. Für den Wellenfunktionsformalismus existiert eine solche Methode: das in unserem Arbeitskreis entstandene multiconfiguration time-dependent Hartree (MCTDH) Verfahren. Das MCTDH-Verfahren hat seine Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Effizienz in einer Reihe von Anwendungen demonstriert. Im vorliegenden Projekt soll das MCTDH-Verfahren auf die Propagation von Dichteoperatoren ausgedehnt werden, damit die Wechselwirkungen zwischen Systemen und ihrer Umgebung untersucht werden können.