One- to four-component correlated relativistic electronic structure methods based on density matrix renormalization group techniques

分子体系的相对论从头算方法，考虑了电子的相互作用(如标准组态相互作用或耦合团簇模型)，在过去的十年里已经成为可能。人们很快意识到，这些高精度的相对论方法对计算机资源要求极高，目前只适用于不超过两个重原子的分子。从一个不同的领域，即理论固态物理，建立了一种新的关联技术，称为密度矩阵重整化群(DMRG)算法。它基于描述所考虑系统的希尔伯特空间的迭代重整化。直到最近几年，这项技术才被应用于轻的“非相对论”硅藻土。计划在这些结果的基础上进行扩展和改进，以解决出现在“相对论”分子中的大量活跃电子和轨道问题。第一步将在道格拉斯-克罗尔(DK)方法定义的单一组件框架内进行。在第二步中，将标准DK框架扩展到包括自旋-轨道耦合(到更高阶)和DMRG：计划建立一个有效的两分量方法，它可以挑战四分量理论。此外，还应结合DMRG算法(第三步)测试四分量方法。相对论从头算起--方法论体系，或关系规则(z.b.im Rahmen von Konfigurationswechselwirkungs-oder Cluble-Verfahren)，Wurden im letzten Jahrzehnt Intensiv entwickelt.这是一种相对的方法和方法，是一种计算机资源的方法和方法。在这一理论中，我们不能将其归结为一种新的关系，而不能将其与Density-Matrix-Renormalization-Group-(DMRG)Technik的关系联系在一起。这是一个非常重要的问题，因为这是一个非常重要的系统。从相对论的角度来看，这是一种新的技术。这是一种地质学，它是一种从相对论的角度来看的问题，也就是所谓的关系问题，但这并不是一件容易的事。他说：“这是一件很重要的事情。”在Einem Zweiten Schritt Soll Dann der Rahman der Standard-DK Transform um die Spin-Bahn-Kopplung innerhalb des DMRG-arithmus erweitert den.这是一种有效的方法，它是一种实现的方法，它是一种方法。丹纳赫·索伦·丹恩在拉赫门和DMRG-Ansat的方法中得到了很好的结果。

Relativistic ab initio methods for molecular systems, which take the correlation of electrons into account (such as the standard configuration interaction or coupled cluster models), have become available during the last decade. It has soon been realized that these highly accurate relativistic methods are extremely computer resource demanding and are presently only applicable for molecules consisting of not more than two heavy atoms. From a different field, namely theoretical solid state physics, a new correlation technique, which is called the Density Matrix Renormalization Group (DMRG) algorithm, was established. It is based on an iterative renormalization of the Hilbert space describing the system under consideration. Only in recent years this technique has been applied to light 'non-relativistic' diatomics. It is planned to extend and improve on these results in order to tackle a large number of active electrons and orbitals as they occur in 'relativistic' molecules. The first step shall be undertaken in a one-component framework as defined by the Douglas-Kroll (DK) approach. In the second step the standard DK frame is extended to include spin-orbit coupling (to higher orders) in combination with DMRG: it is planned to set up an efficient two-component method, which can challenge four-component theories. But also four-component methods shall be tested in (a third step) in combination with the DMRG algorithm. Relativistische ab-initio-Methoden für molekulare Systeme, die Elektronenkorrelationseffekte berücksichtigen (z.B. im Rahmen von Konfigurationswechselwirkungs- oder Coupled-Cluster-Verfahren), wurden im letzten Jahrzehnt intensiv entwickelt. Es stellte sich schnell heraus, dass diese hoch-korrelierten relativistischen Methoden sehr viel an Computerresourcen (Rechenzeit und Speicherplatz) benötigen und daher zur Zeit nur auf sehr kleine Moleküle anwendbar sind, die nicht mehr als zwei Schweratome enthalten. In der theoretischen Festkörperphysik, wurde unterdessen eine völlig neuartige Korrelationsmethode entwickelt, die Density-Matrix-Renormalization-Group-(DMRG)Technik genannt wird. Sie basiert auf einer iterativen Renormierung des Hilbert-Raums, der das zu untersuchende System beschreibt. Erst kürzlich wurde diese Technik auch in der (nicht-relativistischen) Quantenchemie eingesetzt. Es ist geplant, auf diesen Ergebnissen aufzubauen, um so das Korrelationsproblem, das sich in der grossen Zahl an aktiven Elektronen und aktiven Orbitalen manifestiert, für `relativistische' Moleküle zu bearbeiten. Der erste Schritt soll dabei im Rahmen der ein-komponentigen Douglas-Kroll-(DK)-Theorie erfolgen. In einem zweiten Schritt soll dann der Rahmen der Standard-DKTransformation um die Spin-Bahn-Kopplung innerhalb des DMRG-Algorithmus erweitert werden. Es ist geplant, eine effiziente zwei-komponentige Methode zu implementieren, die die Genauigkeit vier-komponentiger Methoden erreichen kann. Danach sollen dann auch vier-komponentige Methoden im Rahmen des DMRG-Ansatzes getestet werden.