論文の概要: The light-matter correlation energy functional of the cavity-coupled two-dimensional electron gas via quantum Monte Carlo simulations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.19222v1
• Date: Thu, 26 Dec 2024 14:03:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-30 17:24:34.682344
• Title: The light-matter correlation energy functional of the cavity-coupled two-dimensional electron gas via quantum Monte Carlo simulations
• Title（参考訳）: 量子モンテカルロシミュレーションによる空洞結合2次元電子ガスの光-物質相関エネルギー関数
• Authors: Lukas Weber, Miguel A. Morales, Johannes Flick, Shiwei Zhang, Angel Rubio,
• Abstract要約: 弱結合理論の修正版は大きなパラメータ領域に対して極めて正確であることを示す。 結果は、QED密度汎関数理論の発展のための数値的基礎を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.311466600238516
• License:
• Abstract: We perform extensive simulations of the two-dimensional cavity-coupled electron gas in a modulating potential as a minimal model for cavity quantum materials. These simulations are enabled by a newly developed quantum-electrodynamical (QED) auxiliary-field quantum Monte Carlo method. We present a procedure to greatly reduce finite-size effects in such calculations. Based on our results, we show that a modified version of weak-coupling perturbation theory is remarkably accurate for a large parameter region. We further provide a simple parameterization of the light-matter correlation energy as a functional of the cavity parameters and the electronic density. These results provide a numerical foundation for the development of the QED density functional theory, which was previously reliant on analytical approximations, to allow quantitative modeling of a wide range of systems with light-matter coupling.
• Abstract（参考訳）: 空洞量子物質の最小モデルとして, 2次元空洞結合電子ガスを変調電位で広範囲にシミュレーションする。 これらのシミュレーションは、新たに開発された量子電気力学(QED)補助場量子モンテカルロ法によって実現されている。 このような計算における有限サイズ効果を大幅に低減する手法を提案する。 その結果,大きなパラメータ領域に対して,弱結合摂動理論の修正版が極めて正確であることが示唆された。 さらに,キャビティパラメータと電子密度の関数として,光物質相関エネルギーの簡易パラメータ化を行う。 これらの結果は、以前は解析近似に頼っていたQED密度汎関数理論の発展のための数値的な基礎を提供し、光物質結合を持つ幅広い系の定量的モデリングを可能にした。

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