論文の概要: Attenuating the fermion sign problem in path integral Monte Carlo
simulations using the Bogoliubov inequality and thermodynamic integration
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.11036v1
- Date: Wed, 23 Sep 2020 10:14:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-01 04:54:40.571599
- Title: Attenuating the fermion sign problem in path integral Monte Carlo
simulations using the Bogoliubov inequality and thermodynamic integration
- Title（参考訳）: Bogoliubovの不等式と熱力学積分を用いた経路積分モンテカルロシミュレーションにおけるフェルミオン符号問題の減衰
- Authors: Tobias Dornheim and Michele Invernizzi and Jan Vorberger and Barak
Hirshberg
- Abstract要約: 経路積分モンテカルロ法(PIMC)を用いた相関フェルミオンの正確な熱力学シミュレーションが重要である。
主な障害はフェルミオン符号問題(FSP)であり、時間の指数的な増加につながる。
本研究では,計算量を制御するパラメータを追加して,正確な結果に対する外挿を可能にすることにより,このアプローチを拡張した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Accurate thermodynamic simulations of correlated fermions using path integral
Monte Carlo (PIMC) methods are of paramount importance for many applications
such as the description of ultracold atoms, electrons in quantum dots, and
warm-dense matter. The main obstacle is the fermion sign problem (FSP), which
leads to an exponential increase in computation time both with increasing the
system-size and with decreasing temperature. Very recently, Hirshberg et al.
[J. Chem. Phys. 152, 171102 (2020)] have proposed to alleviate the FSP based on
the Bogoliubov inequality. In the present work, we extend this approach by
adding a parameter that controls the perturbation, allowing for an
extrapolation to the exact result. In this way, we can also use thermodynamic
integration to obtain an improved estimate of the fermionic energy. As a test
system, we choose electrons in 2D and 3D quantum dots and find in some cases a
speed-up exceeding 10^6 , as compared to standard PIMC, while retaining a
relative accuracy of $\sim0.1\%$. Our approach is quite general and can readily
be adapted to other simulation methods.
- Abstract（参考訳）: 経路積分モンテカルロ法(PIMC)を用いた相関フェルミオンの正確な熱力学シミュレーションは、超低温原子の記述、量子ドット中の電子、温線物質など多くの応用において重要である。
主な障害はフェルミオンサイン問題(fermion sign problem, fsp)であり、システムサイズと温度の低下によって計算時間が指数関数的に増加する。
最近ではHirshbergらもそうだ。
J. Chem. Phys. 152, 171102 (2020)] はボゴリボフの不等式に基づく FSP の緩和を提案した。
本研究では,摂動を制御するパラメータを追加して,正確な結果に対する外挿を可能にすることにより,このアプローチを拡張した。
このようにして、熱力学積分を用いてフェルミオンエネルギーの見積もりを改善することもできる。
テストシステムとして、2dおよび3d量子ドット内の電子を選択し、標準のpimcと比較して10^6 以上のスピードアップが見いだされ、相対精度は$\sim0.1\%$である。
我々のアプローチは非常に一般的であり、容易に他のシミュレーション手法に適応できる。
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