通过选定组态相互作用与微扰理论精确高效描述量子纳米结构中的相互作用载流子
介观与纳米尺度物理
2020-05-27 v1
摘要
我们提出了一种基于原子尺度紧束缚计算以及迭代组态选择与微扰理论相结合的方法，用于计算百万原子量子纳米结构中相互作用载流子的多体态。该方法能够研究大型激子复合体和多电子系统，并达到接近全组态相互作用的精度，尽管仅采样了完整多体 Hilbert 空间的一小部分子空间，从而节省了数量级的计算资源。该方法的重要优势在于收敛由单一参数（阈值）控制，且基态与激发态可以同等对待。我们通过由多达 13 个激子组成的复合体的数值研究证明了该方法的极高效率，这需要填充至第四电子壳层的态。我们发现该方法作为阈值的函数通常收敛很快，并受益于微扰修正带来的显著增强。讨论了单粒子基态选择的作用。发现算法仅在高度带电系统（库仑排斥占主导）的 Hartree-Fock 基中收敛更快。最后，基于二阶微扰能量修正仅依赖于多体哈密顿量非对角元的观察，我们提出了一种仅需相对较少库仑矩阵元即可精确计算多体态的方法。
引用
@article{arxiv.2003.03871,
title = {Accurate and efficient description of interacting carriers in quantum nanostructures by selected configuration interaction and perturbation theory},
author = {Moritz Cygorek and Matthew Otten and Marek Korkusinski and Pawel Hawrylak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.03871},
year = {2020}
}