論文の概要: High-efficiency quantum Monte Carlo algorithm for extracting entanglement entropy in interacting fermion systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.20009v1
• Date: Mon, 30 Sep 2024 07:07:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-01 21:57:59.535952
• Title: High-efficiency quantum Monte Carlo algorithm for extracting entanglement entropy in interacting fermion systems
• Title（参考訳）: 相互作用するフェルミオン系における絡み合いエントロピー抽出のための高速量子モンテカルロアルゴリズム
• Authors: Weilun Jiang, Gaopei Pan, Zhe Wang, Bin-Bin Mao, Heng Shen, Zheng Yan,
• Abstract要約: 物理パラメータに沿ったインクリメンタル手法に基づくフェルミオン量子モンテカルロアルゴリズムを提案する。 アルゴリズムの有効性を示し、高い精度を示す。 このシミュレーションでは、エントロピーのエントロピーの計算されたスケーリング挙動は、フェルミ面とゴールドストーンモードの異なる位相を解明する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.758738320755899
• License:
• Abstract: The entanglement entropy probing novel phases and phase transitions numerically via quantum Monte Carlo has made great achievements in large-scale interacting spin/boson systems. In contrast, the numerical exploration in interacting fermion systems is rare, even though fermion systems attract more attentions in condensed matter. The fundamental restrictions is that the computational cost of fermion quantum Monte Carlo ($\sim \beta N^3$) is much higher than that of spin/boson ($\sim \beta N$). To tackle the problem cumbersome existent methods of eantanglement entropy calculation, we propose a fermionic quantum Monte Carlo algorithm based on the incremental technique along physical parameters, which greatly improves the efficiency of extracting entanglement entropy. Taking a two-dimensional square lattice Hubbard model as an example, we demonstrate the effectiveness of the algorithm and show the high computation precision. In this simulation, the calculated scaling behavior of the entanglement entropy elucidates the different phases of the Fermi surface and Goldstone modes.
• Abstract（参考訳）: 量子モンテカルロによる新しい位相と相転移を数値的に求める絡み合いエントロピーは、大規模相互作用するスピン/ボソン系において大きな成果を上げている。 対照的に、相互作用するフェルミオン系における数値的な探索は、凝縮物質により多くの注目が集まるにもかかわらず、まれである。 基本的な制限はフェルミオン量子モンテカルロ(英語版)(\sim \beta N^3$)の計算コストがスピン/ボソン(英語版)(\sim \beta N$)の計算コストよりもはるかに高いことである。 そこで本研究では, エンタングルメントエントロピーの抽出効率を大幅に向上させる, 物理パラメータに沿ったインクリメンタル手法に基づくフェルミオン量子モンテカルロアルゴリズムを提案する。 2次元2乗格子Hubbardモデルを例として、アルゴリズムの有効性を実証し、高い計算精度を示す。 このシミュレーションでは、エントロピーのエントロピーの計算されたスケーリング挙動は、フェルミ面とゴールドストーンモードの異なる位相を解明する。

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