分子動力学法で、時間刻み2 fsで運動方程式を積分して、1 nsの間の原子の動きを計算したい。必要な時間ステップの数はどれか。

正解：C. 5×10⁵

1 ns = 10⁻⁹ s、2 fs = 2×10⁻¹⁵ s なので、ステップ数は 10⁻⁹/(2×10⁻¹⁵) = 5×10⁵ です。時間刻みは、原子の振動の周期(100 fs程度)を数十に分ける程度に小さくとる必要があり、軽い水素を含む系では1 fs以下にします。刻みを大きくしすぎると、ベルレ法などの数値積分の誤差でエネルギーが保存されなくなり、計算が破綻します。5×10²はfsを10⁻¹² s(ps)と取り違えた値、5×10⁸はnsを10⁻⁶ s(µs)と取り違えた値です。ステップごとに全原子の力を計算するので、ナノ秒からマイクロ秒程度が、分子動力学法で追える時間の目安になります。