We consider the problem of constructing a canonical polyadic (CP) decomposition for a tensor network, rather than a single tensor. We illustrate how it is possible to reduce the complexity of constructing an approximate CP representation of the network by leveraging its structure in the course of the CP factor optimization. The utility of this technique is demonstrated for the order-4 Coulomb interaction tensor approximated by 2 order-3 tensors via an approximate generalized square-root (SQ) factorization, such as density fitting or (pivoted) Cholesky. The complexity of constructing a 4-way CP decomposition is reduced from $\mathcal{O}(n^4 R_\text{CP})$ (for the non-approximated Coulomb tensor) to $\mathcal{O}(n^3 R_\text{CP})$ for the SQ-factorized tensor, where $n$ and $R_\text{CP}$ are the basis and CP ranks, respectively. This reduces the cost of constructing the CP approximation of 2-body interaction tensors of relevance to accurate many-body electronic structure by up to 2 orders of magnitude for systems with up to 36 atoms studied here. The full 4-way CP approximation of the Coulomb interaction tensor is shown to be more accurate than the known approaches utilizing CP-decomposed SQ factors (also obtained at the $\mathcal{O}(n^3 R_\text{CP})$ cost), such as the algebraic pseudospectral and tensor hypercontraction approaches. The CP decomposed SQ factors can also serve as a robust initial guess for the 4-way CP factors.


翻译:我们考虑建造一个高压网络的碳化多元度(CP)分解问题,而不是单一加压。我们展示了如何通过在CP系数优化过程中利用其结构来降低构建网络中大约的CP代表的复杂度。这种技术的效用表现在第4级库伦互动以大约2个第3级至3个分解器(SQ)的分解系数上,例如密度调适或(振动的)cholesky。建造4度CP分解的复杂度从$mathcal{O}(n_4R{text{CP})降低到构建大约CP代表网络的复杂度。对于SQ分解的分解分解系数来说,SQ分解的分解系数比S-clor3分解的分解系数要低。在S-cral-ral-al-al-lorx(美元和美元分解的分解的分解的分解)系统,其成本比在S-ral-ral-ral-rx 的分解结构中,S-ral-ral-ral-ral-reval-ral-ral-ral-rx的分解的分解为4级。S-ral-rx-ral-ral-rx的分解的分解的分解的分解。

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