无固定节点的均匀电子气从头算量子蒙特卡洛模拟
强关联电子
2016-02-10 v1
摘要
有限温度下的均匀电子气（UEG）对于许多温热致密物质领域的应用至关重要，例如致密等离子体和激光激发固体。此外，密度泛函理论计算的质量关键性地依赖于交换关联能准确数据的可用性。最近，通过构型路径积分蒙特卡洛（CPIMC）方法获得了 N = 33 个自旋极化电子在高密度（r_s = r/a_B ≤ 4）和低温下的新基准结果 [T. Schoof et al., Phys. Rev. Lett. 115, 130402 (2015)]。为了获得这些结果，原始的 CPIMC 算法 [T. Schoof et al., Contrib. Plasma Phys. 51, 687 (2011)] 必须进一步优化以应对费米子符号问题（FSP）。本文的目的在于提供费米子符号问题在 UEG 的 CPIMC 模拟中表现的详细信息，并展示如何将其转化为可控的收敛问题。此外，我们给出了更高温度下的新热力学结果。最后，为了克服 CPIMC 在强耦合方面的局限性，我们引入了一种独立方法——最近发展的置换阻塞路径积分蒙特卡洛方法 [T. Dornheim et al., accepted for publication in J. Chem Phys., arXiv:1508.03221]。两种方法的结合能够在整个密度范围内、在约费米温度一半以上的温度下获得 UEG 的从头算数据。与约束路径积分蒙特卡洛数据 [E. W. Brown et al., Phys. Rev. Lett. 110, 146405 (2013)] 的比较使我们能够量化由自由粒子节点引起的系统误差。
引用
@article{arxiv.1511.03598,
title = {Ab Initio Quantum Monte Carlo Simulations of the Uniform Electron Gas without Fixed Nodes},
author = {S. Groth and T. Schoof and T. Dornheim and M. Bonitz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.03598},
year = {2016}
}