量子化学のゴールドスタンダードにおける赤外線大惨事を回避する

結合クラスター理論を使用して、実際の材料のAB initio電子相関エネルギーを体系的に改善可能な精度で計算できます。ただし、広く使用されている結合されたクラスターシングルとダブルと摂動トリプル[CCSD（T）]メソッドは、絶縁材料にのみ適用できます。ゼロギャップ材料の場合、基礎となる多体摂動拡張の切り捨ては、赤外線大惨事につながります。ここでは、金属システムで収束相関エネルギーを生成する（CT）として示される新しい摂動トリュートリム形式を提示します。さらに、金属密度での3次元の均一な電子ガスの計算された相関エネルギーは、量子モンテカルロの結果とよく一致しています。同時に、新たに提案された方法は、トリプルを完全に含めるのと比較して、断熱システムの精度や低い計算コストなど、CCSD（T）のすべての望ましい特性を保持します。これにより、化学的精度を備えた実際の金属のab initio計算の道が開かれます。

Coupled-cluster theories can be used to compute ab initio electronic correlation energies of real materials with systematically improvable accuracy. However, the widely used coupled cluster singles and doubles plus perturbative triples [CCSD(T)] method is only applicable to insulating materials. For zero-gap materials the truncation of the underlying many-body perturbation expansion leads to an infrared catastrophe. Here, we present a novel perturbative triples formalism denoted as (cT) that yields convergent correlation energies in metallic systems. Furthermore, the computed correlation energies for the three-dimensional uniform electron gas at metallic densities are in good agreement with quantum Monte Carlo results. At the same time the newly proposed method retains all desirable properties of CCSD(T) such as its accuracy for insulating systems as well as its low computational cost compared to a full inclusion of the triples. This paves the way for ab initio calculations of real metals with chemical accuracy.