論文の概要: Path-integral Monte Carlo estimator for the dipole polarizability of quantum plasma

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.26836v1
• Date: Wed, 29 Oct 2025 20:26:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-03 17:52:15.860471
• Title: Path-integral Monte Carlo estimator for the dipole polarizability of quantum plasma
• Title（参考訳）: 量子プラズマの双極子偏極性に対するパス積分モンテカルロ推定器
• Authors: Juha Tiihonen, David Trejo-Garcia, Tapio T. Rantala, Marco Ornigotti,
• Abstract要約: 長波長限界における相互作用するクーロンプラズマの双極子偏極性を計算するための経路積分モンテカルロ推定器を提案する。 相反空間の従来の動的構造因子とは異なり、我々のアプローチは実空間双極子自己相関関数に基づいている。 想像時間における熱平衡のシミュレーションは、正確なクーロン相互作用とボルツマン量子統計量を持つ。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a path-integral Monte Carlo estimator for calculating the dipole polarizability of interacting Coulomb plasma in the long-wavelength limit, i.e., the optical region. Unlike the conventional dynamic structure factor in reciprocal space, our approach is based on the real-space dipole autocorrelation function and is suited for long wavelengths and small cell sizes, including finite clusters. The simulation of thermal equilibrium in imaginary time has exact Coulomb interactions and Boltzmann quantum statistics. For reference, we demonstrate analytic continuation of the Drude model into the imaginary time and Matsubara series, showing perfect agreement with our data within ranges of finite temperatures and densities. Method parameters, such as the finite time-step and finite-size effects prove only modestly significant. Our method, here carefully validated against an exactly solvable reference, remains amenable to more interesting domains in higher-order optical response, quantum confinements and quantum statistical effects, and applications in plasmonics, heterogeneous plasmas and nonlinear optics, such as epsilon-near-zero materials.
• Abstract（参考訳）: 光領域の長波長限界における相互作用するクーロンプラズマの双極子偏光性を計算するための経路積分モンテカルロ推定器を提案する。 相反空間における従来の動的構造因子とは異なり、我々のアプローチは実空間双極子自己相関関数に基づいており、長波長および有限クラスターを含む小セルサイズに適している。 想像時間における熱平衡のシミュレーションは、正確なクーロン相互作用とボルツマン量子統計量を持つ。 参考までに, ドリュードモデルの解析的連続性を虚数時間と松原系列に示し, 有限温度と密度の範囲内におけるデータとの完全な一致を示した。 有限時間ステップや有限サイズ効果のようなメソッドパラメータは、わずかに重要なだけである。 本手法は, 高次光学応答, 量子閉じ込め, 量子統計的効果, プラズモニクス, ヘテロジニアスプラズマ, およびエプシロン・ニアゼロ系材料などの非線形光学系への応用において, より興味深い領域に留まる。

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