論文の概要: An integral algorithm of exponential observables for interacting fermions in quantum Monte Carlo simulation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.03448v2
- Date: Mon, 27 May 2024 12:22:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-29 08:35:04.503858
- Title: An integral algorithm of exponential observables for interacting fermions in quantum Monte Carlo simulation
- Title（参考訳）: 量子モンテカルロシミュレーションにおける相互作用するフェルミオンに対する指数観測可能な積分アルゴリズム
- Authors: Xu Zhang, Gaopei Pan, Bin-Bin Chen, Kai Sun, Zi Yang Meng,
- Abstract要約: 指数オブザーバブルは、$log langle ehatXrangle$として定式化され、$hatX$は膨大な量であり、量子多体系の研究において重要な役割を果たす。
相互作用するフェルミオン系における観測可能量の定量化のための包括的アルゴリズムを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.826326818086168
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Exponential observables, formulated as $\log \langle e^{\hat{X}}\rangle$ where $\hat{X}$ is an extensive quantity, play a critical role in study of quantum many-body systems, examples of which include the free-energy and entanglement entropy. Given that $e^{X}$ becomes exponentially large (or small) in the thermodynamic limit, accurately computing the expectation value of this exponential quantity presents a significant challenge. In this Letter, we propose a comprehensive algorithm for quantifying these observables in interacting fermion systems, utilizing the determinant quantum Monte Carlo (DQMC) method. We have applied this novel algorithm to the 2D half-filled Hubbard model. At the strong coupling limit, our method showcases a significant accuracy improvement compared to conventional methods that are derived from the internal energy. We also illustrate that this novel approach delivers highly efficient and precise measurements of the nth R\'enyi entanglement entropy. Even more noteworthy is that this improvement comes without incurring increases in computational complexity. This algorithm effectively suppresses exponential fluctuations and can be easily generalized to other models.
- Abstract（参考訳）: $\log \langle e^{\hat{X}}\rangle$ ここで$\hat{X}$は広い量であり、自由エネルギーと絡み合いのエントロピーを含む量子多体系の研究において重要な役割を果たす。
e^{X}$ が熱力学極限において指数的に大きい(あるいは小さい)ことを考えると、この指数量の期待値を正確に計算することは大きな課題となる。
本稿では, 量子モンテカルロ法(DQMC)を用いて, 相互作用するフェルミオン系における可観測物を定量化するための包括的アルゴリズムを提案する。
このアルゴリズムを2次元半充填ハバードモデルに適用した。
強い結合限界において,本手法は内部エネルギーから導出される従来の手法に比べて精度が大幅に向上したことを示す。
また, この手法は, n 番目の R'enyi 絡み合いエントロピーの高精度かつ高精度な測定を可能にすることを示す。
さらに注目すべきは、この改善が計算複雑性の増大を伴わないことだ。
このアルゴリズムは指数的変動を効果的に抑制し、容易に他のモデルに一般化することができる。
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