Error analysis of molecular dynamics and fractal time approximants from a combinatorial perspective
Notice bibliographique
Résumé
Trotter's theorem forms the theoretical basis of most modern molecular dynamics. In essence this theorem states that a time displacement operator (a Lie operator) constructed by exponentiating a sum of noncommuting operators can be approximated by a product of single operators provided the time interval is "very small." In theory "very small" implies infinitesimally small (at which point the approximate product becomes exact), while in practical analysis a finite time interval is divided into several small subintervals or steps. It follows, therefore, that the larger the number of steps the better the approximation to the exact time displacement operator. The question therefore arises: How many steps are sufficient? For bounded operators, standard theorems are available to provide the answer. In this paper we show that a very simple combinatorial formula can be derived which allows the computation of the global differences (as a function of the number of steps) between the Taylor coefficients of the exact time displacement operator and an approximate one constructed by using a finite number of steps. The formula holds for both bounded and nonbounded operators and shows, quantitatively, what is qualitatively expected-that the error decreases with increasing number of steps. Furthermore, the formula applies irrespective of the complexity of the system, boundary conditions, or the thermodynamic ensemble employed for averaging the initial conditions. The analysis yields explicit expressions for the Taylor coefficients which are then used to compute the errors. In the case of the algorithmically based practical numerical simulations in which fixed, albeit small, steps are repeatedly applied, the rise in the number of steps does not reduce the size of the steps but increases the total time of interest. The combinatorial formula shows that, here, the errors diverge. Furthermore, this work can be used to supplement other efforts such as the use of shadow Hamiltonians where the truncation of the series expansion of the latter will produce errors in the higher order propagator moments.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».