論文の概要: The fermion sign problem in Gauss law sectors of quantum link models with dynamical matter

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.14833v1
• Date: Tue, 16 Dec 2025 19:00:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-18 17:06:26.755411
• Title: The fermion sign problem in Gauss law sectors of quantum link models with dynamical matter
• Title（参考訳）: 量子リンクモデルのガウス法域におけるフェルミオン符号問題
• Authors: Pallabi Dey, Debasish Banerjee, Emilie Huffman,
• Abstract要約: フェルミオン符号問題は、格子ゲージ理論にモンテカルロ法を用いることに重大な課題をもたらす。 任意の空間次元においてフェルミオン符号問題に遭遇することなくシミュレーションできるGLセクターを解析的に同定する。 基底状態のGLセクターはフェルミオンサイン問題に悩まされないが、通常のゼロチャージGLセクター(しばしば物理セクターと見なされる)はそうである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The fermion sign problem poses a formidable challenge to the use of Monte Carlo methods for lattice gauge theories with dynamical fermionic matter fields. A meron cluster algorithm recently formulated for gauge fields represented as spin-$\frac{1}{2}$ quantum links coupled to a single flavour of staggered fermions samples only two of the exponentially many Gauss law (GL) sectors at low temperatures, making it possible to simulate either of those two GL sectors at zero temperature in polynomial time. In this article, we analytically identify GL sectors which can be simulated without encountering the fermion sign problem in arbitrary spatial dimensions. Using large-scale exact diagonalization and cluster Monte Carlo methods, we further explore the nature of phases in the GL sectors dominating at zero temperature. The vacuum states lie in sectors which satisfy a staggered Gauss law, in contrast to the zero GL sector familiar in particle physics. Moreover, we prove that while the ground state GL sectors do not suffer from the fermion sign problem, the usual zero-charge GL sector (often considered the physical sector) does. We outline the role of the magnetic energy in causing transitions between GL sectors. We expect our results to be valid for truncated Kogut-Susskind gauge theories, beyond quantum link models.
• Abstract（参考訳）: フェルミオン符号問題は、動的フェルミオン性物質場を持つ格子ゲージ理論にモンテカルロ法を用いることに強い課題をもたらす。 最近、スピン=$\frac{1}{2}$量子リンクとして表されるゲージ場のために定式化されたメロンクラスターアルゴリズムは、指数関数的に多くのガウス法則(GL)セクターのうち2つのみを低温でサンプリングし、多項式時間でこれらの2つのGLセクターのいずれかをゼロ温度でシミュレートすることができる。 本稿では,任意の空間次元においてフェルミオン符号問題に遭遇することなくシミュレーション可能なGLセクターを解析的に同定する。 大規模精密対角化法とモンテカルロクラスター法を用いて, GLセクターにおける相の性質を温度0で解析する。 真空状態は、粒子物理学に精通しているゼロGLセクターとは対照的に、停滞したガウス法則を満たすセクターにある。 さらに、基底状態のGLセクターはフェルミオンサイン問題に悩まされないが、通常のゼロチャージGLセクター(しばしば物理セクターと見なされる)はそうである。 GLセクター間の遷移を引き起こす上での磁気エネルギーの役割を概説する。 我々は、量子リンクモデルを超えて、Kogut-Susskindゲージ理論の計算結果が有効であると期待する。

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