We present an efficient method for propagating the time-dependent Kohn-Sham equations in free space, based on the recently introduced Fourier contour deformation (FCD) approach. For potentials which are constant outside a bounded domain, FCD yields a high-order accurate numerical solution of the time-dependent Schrodinger equation directly in free space, without the need for artificial boundary conditions. Of the many existing artificial boundary condition schemes, FCD is most similar to an exact nonlocal transparent boundary condition, but it works directly on Cartesian grids in any dimension, and runs on top of the fast Fourier transform rather than fast algorithms for the application of nonlocal history integral operators. We adapt FCD to time-dependent density functional theory (TDDFT), and describe a simple algorithm to smoothly and automatically truncate long-range Coulomb-like potentials to a time-dependent constant outside of a bounded domain of interest, so that FCD can be used. This approach eliminates errors originating from the use of artificial boundary conditions, leaving only the error of the potential truncation, which is controlled and can be systematically reduced. The method enables accurate simulations of ultrastrong nonlinear electronic processes in molecular complexes in which the inteference between bound and continuum states is of paramount importance. We demonstrate results for many-electron TDDFT calculations of absorption and strong field photoelectron spectra for one and two-dimensional models, and observe a significant reduction in the size of the computational domain required to achieve high quality results, as compared with the popular method of complex absorbing potentials.


翻译:我们根据最近采用的Freier Contour defect (FCD) 方法,提出了一种在自由空间传播依赖时间的Kohn-Sham方程式的有效方法。对于在封闭域域外的恒定潜力,FCD产生一个在自由空间直接根据时间的Schrodinger方程式的高度准确的数字解决方案,而不需要人为边界条件。在现有的许多人为边界条件方案中,FCD最类似于精确的非本地透明边界条件,但它直接在任何层面的Cartesian网格上运行,并且运行在快速的Freier光谱变异而不是快速的算法上,用于非本地历史整体操作操作员的域域内应用。我们将FCD调整为基于时间的密度功能理论(TDFT),并描述一种简单的算法,可以顺利和自动地将长距离的Crodrode-sycal 等值的恒定不变,这样可以使用由使用人为边界条件的精确的精确的不偏差的边界条件,而仅留下潜在精度变精度变的精度的精度变精度的精度变精度的模型,用来在复杂的轨道上进行一个精度的精确的计算。

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