三模式溶剂化比较

比较 fixed、hf_corrected 和 dynamic 溶剂化模式。先运行 H2 MC 溶剂化。本比较包含成本较高的动态电路。

运行脚本

uv run python examples/qmmm/h2_three_mode_comparison.py

模式

模式	公式	作用
fixed	E_QPE(H_vac) + E_MM	忽略溶剂引起的电子相关变化的快速基线
hf_corrected	E_HF(R) + E_MM	HF 层级的 MM 嵌入，并按间隔执行 QPE 诊断
dynamic	E_QPE(H_eff) + E_MM	运行时 MM 嵌入 QPE 系数

比较通过 q2m3.solvation.analysis.run_mode_comparison() 执行分析。

编译一次的思路

        flowchart LR
    accTitle: Three Mode Execution
    accDescr: Fixed and dynamic modes compile reusable QPE structures while the MC loop updates solvent coordinates and energies.

    mc["MC solvent states"]
    fixed["fixed<br/>vacuum Hamiltonian"]
    hf["hf_corrected<br/>HF energy path"]
    dynamic["dynamic<br/>runtime coefficients"]
    analysis["mode comparison<br/>delta_corr-pol"]

    mc --> fixed
    mc --> hf
    mc --> dynamic
    fixed --> analysis
    hf --> analysis
    dynamic --> analysis
    

Dynamic 模式使用 Catalyst 可在运行时追踪的哈密顿量系数。Catalyst 编译一次电路结构，系数在 MC 步骤间变化。

解读结果

关键科学量是电子相关与极化耦合项 delta_corr-pol。对于小规模 H2 运行，它衡量当 MM 嵌入不仅改变经典校正，还改变哈密顿量时，QPE 能量是否有实质变化。

可选 H3O+ 诊断

H3O+ 工作流使用更大的活性空间及更多哈密顿量项。公开 H3O+ 脚本可用于离子溶剂化诊断，但不是默认教程路径。运行 h3o_mc_solvation.py 时使用至少 16 GB 内存的机器；8 位或动态 Trotter 诊断使用至少 30 GB 内存的机器。