論文の概要: Unveiling the Finite Temperature Physics of Hydrogen Chains via
Auxiliary Field Quantum Monte Carlo
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.01194v2
- Date: Mon, 20 Jul 2020 13:52:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-27 03:05:02.173034
- Title: Unveiling the Finite Temperature Physics of Hydrogen Chains via
Auxiliary Field Quantum Monte Carlo
- Title（参考訳）: 補助場量子モンテカルロによる水素鎖の有限温度物理の展開
- Authors: Yuan Liu, Tong Shen, Hang Zhang, Brenda Rubenstein
- Abstract要約: 周期的水素鎖の有限温度物理を明らかにする。
水素鎖におけるポメラヌク効果のシグネチャを初めて同定した。
我々の努力は、より複雑な遷移金属、ランタニド、アクチニド固体の相図を構築するために必要とされるさらなる理論的発展に光を当てた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.960482485330685
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The ability to accurately predict the finite temperature properties of
realistic quantum solids is central to uncovering new phases and engineering
materials with novel properties. Nonetheless, there remain comparatively few
many-body techniques capable of elucidating the finite temperature physics of
solids from first principles. In this work, we take a significant step towards
developing such a technique by generalizing our previous, fully ab initio
finite temperature Auxiliary Field Quantum Monte Carlo (FT-AFQMC) method to
model periodic solids and employing it to uncover the finite temperature
physics of periodic hydrogen chains. Based upon our calculations of these
chains' many-body thermodynamic quantities and correlation functions, we
outline their metal-insulator and magnetic ordering as a function of both H-H
bond distance and temperature. At low temperatures approaching the ground
state, we observe both metal-insulator and ferromagnetic-antiferromagnetic
crossovers at bond lengths between 0.5 and 0.75 {\AA}. We then demonstrate how
this low-temperature ordering evolves into a metallic phase with decreasing
magnetic order at higher temperatures. By comparing the features we observe to
those previously seen in one-dimensional, half-filled Hubbard models at finite
temperature and in ground state hydrogen chains, interestingly, we identify
signatures of the Pomeranchuk effect in hydrogen chains for the first time and
show that spin and charge excitations that typically arise at distinct
temperatures in the Hubbard model are indistinguishably coupled in these
systems. Beyond qualitatively revealing the many-body phase behavior of
hydrogen chains, our efforts shed light on the further theoretical developments
that will be required to construct the phase diagrams of the more complex
transition metal, lanthanide, and actinide solids of longstanding interest to
physicists.
- Abstract（参考訳）: 現実的な量子固体の有限温度特性を正確に予測する能力は、新しい性質を持つ新しい相や工学材料を明らかにする中心である。
それでも、固体の有限温度物理を第一原理から解明できる多くのボディ技術は比較的少ない。
そこで本研究では, 従来の完全自明な有限温度補助場量子モンテカルロ法(ft-afqmc)を一般化し, 周期固体のモデル化を行い, 周期性水素鎖の有限温度物理学を解明する手法の開発に向けて大きな一歩を踏み出した。
これらの鎖の多体熱力学的量と相関関数の計算に基づいて、金属絶縁体と磁気秩序をh-h結合距離と温度の両方の関数として概説する。
地上状態に近づく低温では、金属絶縁体と強磁性反強磁性クロスオーバーの両方を0.5から0.75.AAの結合長で観察する。
次に、この低温秩序が金属相へと発展し、高温での磁気秩序が低下する様子を示す。
有限温度および基底状態水素鎖のハバード模型でこれまで見られた特徴と比較することにより、水素鎖におけるポメランチャック効果のサインを初めて同定し、ハバード模型の異なる温度で通常発生するスピンと電荷の励起が、これらの系において区別不能に結合していることを示す。
水素鎖の多体相挙動を定性的に明らかにするだけでなく、より複雑な遷移金属、ランタニド、そして物理学者にとって長年の関心を持つアクチノイド固体の相図を構築するために必要とされるさらなる理論的発展にも光を当てた。
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