Inspired by our earlier semi-stochastic work aimed at converging high-level coupled-cluster (CC) energetics [J. E. Deustua, J. Shen, and P. Piecuch, Phys. Rev. Lett. 119, 223003 (2017) and J. E. Deustua, J. Shen, and P. Piecuch, J. Chem. Phys. 154, 124103 (2021)], we propose a novel form of the CC(P; Q) theory in which the stochastic Quantum Monte Carlo propagations, used to identify dominant higher-than-doubly excited determinants, are replaced by the selected configuration interaction (CI) approach using the perturbative selection made iteratively (CIPSI) algorithm. The advantages of the resulting CIPSI-driven CC(P; Q) methodology are illustrated by a few molecular examples, including the dissociation of F2 and the automerization of cyclobutadiene, where we recover the electronic energies corresponding to the CC calculations with a full treatment of singles, doubles, and triples based on the information extracted from compact CI wave functions originating from relatively inexpensive Hamiltonian diagonalizations.
REFERENCES
1.
J.
Hubbard
, Proc. R. Soc. London, Ser. A
240
, 539
(1957
).2.
N. M.
Hugenholtz
, Physica
23
, 481
(1957
).3.
F.
Coester
, Nucl. Phys.
7
, 421
(1958
).4.
F.
Coester
and H.
Kümmel
, Nucl. Phys.
17
, 477
(1960
).5.
J.
Čížek
, J. Chem. Phys.
45
, 4256
(1966
).6.
J.
Čížek
, Adv. Chem. Phys.
14
, 35
(1969
).7.
J.
Paldus
, J.
Čížek
, and I.
Shavitt
, Phys. Rev. A
5
, 50
(1972
).8.
J.
Paldus
and X.
Li
, Adv. Chem. Phys.
110
, 1
(1999
).9.
R. J.
Bartlett
and M.
Musiał
, Rev. Mod. Phys.
79
, 291
(2007
).10.
G. D.
Purvis
III and R. J.
Bartlett
, J. Chem. Phys.
76
, 1910
(1982
).11.
J. M.
Cullen
and M. C.
Zerner
, J. Chem. Phys.
77
, 4088
(1982
).12.
J.
Noga
and R. J.
Bartlett
, 86
, 7041
(1987
);Erratum
89
, 3401
(1988
).13.
G. E.
Scuseria
and H. F.
Schaefer
III, Chem. Phys. Lett.
152
, 382
(1988
).14.
J. D.
Watts
and R. J.
Bartlett
, J. Chem. Phys.
93
, 6104
(1990
).15.
N.
Oliphant
and L.
Adamowicz
, J. Chem. Phys.
95
, 6645
(1991
).16.
S. A.
Kucharski
and R. J.
Bartlett
, J. Chem. Phys.
97
, 4282
(1992
).17.
P.
Piecuch
and L.
Adamowicz
, J. Chem. Phys.
100
, 5792
(1994
).18.
K.
Emrich
, Nucl. Phys. A
351
, 379
(1981
).19.
J.
Geertsen
, M.
Rittby
, and R. J.
Bartlett
, Chem. Phys. Lett.
164
, 57
(1989
).20.
J. F.
Stanton
and R. J.
Bartlett
, J. Chem. Phys.
98
, 7029
(1993
).21.
K.
Kowalski
and P.
Piecuch
, J. Chem. Phys.
115
, 643
(2001
).22.
K.
Kowalski
and P.
Piecuch
, Chem. Phys. Lett.
347
, 237
(2001
).23.
S. A.
Kucharski
, M.
Włoch
, M.
Musiał
, and R. J.
Bartlett
, J. Chem. Phys.
115
, 8263
(2001
).24.
M.
Kállay
and J.
Gauss
, J. Chem. Phys.
121
, 9257
(2004
).25.
S.
Hirata
, J. Chem. Phys.
121
, 51
(2004
).26.
H. J.
Monkhorst
, Int. J. Quantum Chem. Symp.
11
, 421
(1977
).27.
E.
Dalgaard
and H. J.
Monkhorst
, Phys. Rev. A
28
, 1217
(1983
).28.
D.
Mukherjee
and P. K.
Mukherjee
, Chem. Phys.
39
, 325
(1979
).29.
H.
Sekino
and R. J.
Bartlett
, Int. J. Quantum Chem. Symp.
18
, 255
(1984
).30.
M.
Takahashi
and J.
Paldus
, J. Chem. Phys.
85
, 1486
(1986
).31.
H.
Koch
and P.
Jørgensen
, J. Chem. Phys.
93
, 3333
(1990
).32.
H.
Koch
, H. J. A.
Jensen
, P.
Jørgensen
, and T.
Helgaker
, J. Chem. Phys.
93
, 3345
(1990
).33.
A. E.
Kondo
, P.
Piecuch
, and J.
Paldus
, J. Chem. Phys.
102
, 6511
(1995
).34.
A. E.
Kondo
, P.
Piecuch
, and J.
Paldus
, J. Chem. Phys.
104
, 8566
(1995
).35.
K.
Raghavachari
, G. W.
Trucks
, J. A.
Pople
, and M.
Head-Gordon
, Chem. Phys. Lett.
157
, 479
(1989
).36.
P.
Piecuch
, K.
Kowalski
, I. S. O.
Pimienta
, and M. J.
McGuire
, Int. Rev. Phys. Chem.
21
, 527
(2002
).37.
P.
Piecuch
, K.
Kowalski
, I. S. O.
Pimienta
, P.-D.
Fan
, M.
Lodriguito
, M. J.
McGuire
, S. A.
Kucharski
, T.
Kuś
, and M.
Musiał
, Theor. Chem. Acc.
112
, 349
(2004
).38.
P.
Piecuch
, Mol. Phys.
108
, 2987
(2010
).39.
J. E.
Deustua
, J.
Shen
, and P.
Piecuch
, Phys. Rev. Lett.
119
, 223003
(2017
).40.
J. E.
Deustua
, J.
Shen
, and P.
Piecuch
, J. Chem. Phys.
154
, 124103
(2021
).41.
S. H.
Yuwono
, A.
Chakraborty
, J. E.
Deustua
, J.
Shen
, and P.
Piecuch
, Mol. Phys.
118
, e1817592
(2020
).42.
J.
Shen
and P.
Piecuch
, Chem. Phys.
401
, 180
(2012
).43.
J.
Shen
and P.
Piecuch
, J. Chem. Phys.
136
, 144104
(2012
).44.
J.
Shen
and P.
Piecuch
, J. Chem. Theory Comput.
8
, 4968
(2012
).45.
N. P.
Bauman
, J.
Shen
, and P.
Piecuch
, Mol. Phys.
115
, 2860
(2017
).46.
I.
Magoulas
, N. P.
Bauman
, J.
Shen
, and P.
Piecuch
, J. Phys. Chem. A
122
, 1350
(2018
).47.
G. H.
Booth
, A. J. W.
Thom
, and A.
Alavi
, J. Chem. Phys.
131
, 054106
(2009
).48.
D.
Cleland
, G. H.
Booth
, and A.
Alavi
, J. Chem. Phys.
132
, 041103
(2010
).49.
W.
Dobrautz
, S. D.
Smart
, and A.
Alavi
, J. Chem. Phys.
151
, 094104
(2019
).50.
K.
Ghanem
, A. Y.
Lozovoi
, and A.
Alavi
, J. Chem. Phys.
151
, 224108
(2019
).51.
K.
Ghanem
, K.
Guther
, and A.
Alavi
, J. Chem. Phys.
153
, 224115
(2020
).52.
A. J. W.
Thom
, Phys. Rev. Lett.
105
, 263004
(2010
).53.
R. S. T.
Franklin
, J. S.
Spencer
, A.
Zoccante
, and A. J. W.
Thom
, J. Chem. Phys.
144
, 044111
(2016
).54.
J. S.
Spencer
and A. J. W.
Thom
, J. Chem. Phys.
144
, 084108
(2016
).55.
C. J. C.
Scott
and A. J. W.
Thom
, J. Chem. Phys.
147
, 124105
(2017
).56.
J. E.
Deustua
, S. H.
Yuwono
, J.
Shen
, and P.
Piecuch
, J. Chem. Phys.
150
, 111101
(2019
).57.
J. L.
Whitten
and M.
Hackmeyer
, J. Chem. Phys.
51
, 5584
(1969
).58.
C. F.
Bender
and E. R.
Davidson
, Phys. Rev.
183
, 23
(1969
).59.
B.
Huron
, J. P.
Malrieu
, and P.
Rancurel
, J. Chem. Phys.
58
, 5745
(1973
).60.
R. J.
Buenker
and S. D.
Peyerimhoff
, Theor. Chim. Acta
35
, 33
(1974
).61.
J. B.
Schriber
and F. A.
Evangelista
, J. Chem. Phys.
144
, 161106
(2016
).62.
J. B.
Schriber
and F. A.
Evangelista
, J. Chem. Theory Comput.
13
, 5354
(2017
).63.
N. M.
Tubman
, J.
Lee
, T. Y.
Takeshita
, M.
Head-Gordon
, and K. B.
Whaley
, J. Chem. Phys.
145
, 044112
(2016
).64.
N. M.
Tubman
, C. D.
Freeman
, D. S.
Levine
, D.
Hait
, M.
Head-Gordon
, and K. B.
Whaley
, J. Chem. Theory Comput.
16
, 2139
(2020
).65.
66.
N.
Zhang
, W.
Liu
, and M. R.
Hoffmann
, J. Chem. Theory Comput.
16
, 2296
(2020
).67.
A. A.
Holmes
, N. M.
Tubman
, and C. J.
Umrigar
, J. Chem. Theory Comput.
12
, 3674
(2016
).68.
S.
Sharma
, A. A.
Holmes
, G.
Jeanmairet
, A.
Alavi
, and C. J.
Umrigar
, J. Chem. Theory Comput.
13
, 1595
(2017
).69.
J.
Li
, M.
Otten
, A. A.
Holmes
, S.
Sharma
, and C. J.
Umrigar
, J. Chem. Phys.
149
, 214110
(2018
).70.
Y.
Garniron
, A.
Scemama
, P.-F.
Loos
, and M.
Caffarel
, J. Chem. Phys.
147
, 034101
(2017
).71.
Y.
Garniron
, T.
Applencourt
, K.
Gasperich
, A.
Benali
, A.
Ferté
, J.
Paquier
, B.
Pradines
, R.
Assaraf
, P.
Reinhardt
, J.
Toulouse
, P.
Barbaresco
, N.
Renon
, G.
David
, J.-P.
Malrieu
, M.
Véril
, M.
Caffarel
, P.-F.
Loos
, E.
Giner
, and A.
Scemama
, J. Chem. Theory Comput.
15
, 3591
(2019
).72.
P.-F.
Loos
, Y.
Damour
, and A.
Scemama
, J. Chem. Phys.
153
, 176101
(2020
).73.
J. J.
Eriksen
, T. A.
Anderson
, J. E.
Deustua
, K.
Ghanem
, D.
Hait
, M. R.
Hoffmann
, S.
Lee
, D. S.
Levine
, I.
Magoulas
, J.
Shen
, N. M.
Tubman
, K. B.
Whaley
, E.
Xu
, Y.
Yao
, N.
Zhang
, A.
Alavi
, G. K.-L.
Chan
, M.
Head-Gordon
, W.
Liu
, P.
Piecuch
, S.
Sharma
, S. L.
Ten-no
, C. J.
Umrigar
, and J.
Gauss
, J. Phys. Chem. Lett.
11
, 8922
(2020
).74.
K.
Jankowski
, J.
Paldus
, and P.
Piecuch
, Theor. Chim. Acta
80
, 223
(1991
).75.
P.
Piecuch
and K.
Kowalski
, in Computational Chemistry: Reviews of Current Trends
, edited by J.
Leszczyński
(World Scientific
, Singapore
, 2000
), Vol. 5, pp. 1
–104
.76.
K.
Kowalski
and P.
Piecuch
, J. Chem. Phys.
113
, 18
(2000
).77.
P.
Piecuch
and M.
Włoch
, J. Chem. Phys.
123
, 224105
(2005
).78.
P.
Piecuch
, M.
Włoch
, J. R.
Gour
, and A.
Kinal
, Chem. Phys. Lett.
418
, 467
(2006
).79.
M.
Włoch
, M. D.
Lodriguito
, P.
Piecuch
, and J. R.
Gour
, 104
, 2149
(2006
);80.
M.
Włoch
, J. R.
Gour
, and P.
Piecuch
, J. Phys. Chem. A
111
, 11359
(2007
).81.
M. W.
Schmidt
, K. K.
Baldridge
, J. A.
Boatz
, S. T.
Elbert
, M. S.
Gordon
, J. H.
Jensen
, S.
Koseki
, N.
Matsunaga
, K. A.
Nguyen
, S.
Su
, T. L.
Windus
, M.
Dupuis
, and J. A.
Montgomery
, J. Comput. Chem.
14
, 1347
(1993
).82.
G. M. J.
Barca
, C.
Bertoni
, L.
Carrington
, D.
Datta
, N.
De Silva
, J. E.
Deustua
, D. G.
Fedorov
, J. R.
Gour
, A. O.
Gunina
, E.
Guidez
, T.
Harville
, S.
Irle
, J.
Ivanic
, K.
Kowalski
, S. S.
Leang
, H.
Li
, W.
Li
, J. J.
Lutz
, I.
Magoulas
, J.
Mato
, V.
Mironov
, H.
Nakata
, B. Q.
Pham
, P.
Piecuch
, D.
Poole
, S. R.
Pruitt
, A. P.
Rendell
, L. B.
Roskop
, K.
Ruedenberg
, T.
Sattasathuchana
, M. W.
Schmidt
, J.
Shen
, L.
Slipchenko
, M.
Sosonkina
, V.
Sundriyal
, A.
Tiwari
, J. L. G.
Vallejo
, B.
Westheimer
, M.
Włoch
, P.
Xu
, F.
Zahariev
, and M. S.
Gordon
, J. Chem. Phys.
152
, 154102
(2020
).83.
T. H.
Dunning
, Jr., J. Chem. Phys.
90
, 1007
(1989
).84.
K.
Kowalski
and P.
Piecuch
, Chem. Phys. Lett.
344
, 165
(2001
).85.
M.
Musiał
and R. J.
Bartlett
, J. Chem. Phys.
122
, 224102
(2005
).86.
S. H.
Yuwono
, I.
Magoulas
, J.
Shen
, and P.
Piecuch
, Mol. Phys.
117
, 1486
(2019
).87.
A.
Balková
and R. J.
Bartlett
, J. Chem. Phys.
101
, 8972
(1994
).88.
D. I.
Lyakh
, V. F.
Lotrich
, and R. J.
Bartlett
, Chem. Phys. Lett.
501
, 166
(2011
).89.
D. W.
Whitman
and B. K.
Carpenter
, J. Am. Chem. Soc.
104
, 6473
(1982
).90.
B. K.
Carpenter
, J. Am. Chem. Soc.
105
, 1700
(1983
).91.
B. A.
Hess
, P.
Čarsky
, and L. J.
Schaad
, J. Am. Chem. Soc.
105
, 695
(1983
).92.
A. F.
Voter
and W. A.
Goddard
III, J. Am. Chem. Soc.
108
, 2830
(1986
).93.
P.
Čarsky
, R. J.
Bartlett
, G.
Fitzgerald
, J.
Nova
, and V.
Špirko
, J. Chem. Phys.
89
, 3008
(1988
).94.
O.
Demel
and J.
Pittner
, J. Chem. Phys.
124
, 144112
(2006
).95.
M.
Eckert-Maksić
, M.
Vazdar
, M.
Barbatti
, H.
Lischka
, and Z. B.
Maksić
, J. Chem. Phys.
125
, 064310
(2006
).96.
K.
Bhaskaran-Nair
, O.
Demel
, and J.
Pittner
, J. Chem. Phys.
129
, 184105
(2008
).97.
P. B.
Karadakov
, J. Phys. Chem. A
112
, 7303
(2008
).98.
O.
Demel
, K. R.
Shamasundar
, L.
Kong
, and M.
Nooijen
, J. Phys. Chem. A
112
, 11895
(2008
).99.
J.
Shen
, T.
Fang
, S.
Li
, and Y.
Jiang
, J. Phys. Chem. A
112
, 12518
(2008
).100.
X.
Li
and J.
Paldus
, J. Chem. Phys.
131
, 114103
(2009
).101.
T.
Zhang
, C.
Li
, and F. A.
Evangelista
, J. Chem. Theory Comput.
15
, 4399
(2019
).102.
G. J. R.
Aroeira
, M. M.
Davis
, J. M.
Turney
, and H. F.
Schaefer
, J. Chem. Theory Comput.
17
, 182
(2021
).103.
P. G.
Szalay
and R. J.
Bartlett
, Chem. Phys. Lett.
214
, 481
(1993
).104.
P. G.
Szalay
and R. J.
Bartlett
, J. Chem. Phys.
103
, 3600
(1995
).105.
A. D.
Chien
, A. A.
Holmes
, M.
Otten
, C. J.
Umrigar
, S.
Sharma
, and P. M.
Zimmerman
, J. Phys. Chem. A
122
, 2714
(2018
).106.
P.-F.
Loos
, A.
Scemama
, A.
Blondel
, Y.
Garniron
, M.
Caffarel
, and D.
Jacquemin
, J. Chem. Theory Comput.
14
, 4360
(2018
).107.
P.-F.
Loos
, M.
Boggio-Pasqua
, A.
Scemama
, M.
Caffarel
, and D.
Jacquemin
, J. Chem. Theory Comput.
15
, 1939
(2019
).108.
P.-F.
Loos
, F.
Lipparini
, M.
Boggio-Pasqua
, A.
Scemama
, and D.
Jacquemin
, J. Chem. Theory Comput.
16
, 1711
(2020
).109.
P.-F.
Loos
, A.
Scemama
, and D.
Jacquemin
, J. Phys. Chem. Lett.
11
, 2374
(2020
).110.
P.-F.
Loos
, A.
Scemama
, M.
Boggio-Pasqua
, and D.
Jacquemin
, J. Chem. Theory Comput.
16
, 3720
(2020
).111.
I.
Magoulas
, K.
Gururangan
, P.
Piecuch
, J. E.
Deustua
, and J.
Shen
, J. Chem. Theory Comput.
17
, 4006
(2021
).© 2021 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.
