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解决费米子蒙特卡罗模拟中的无限方差问题:回溯式误差修复与精确桥接链方法

强关联电子 2025-12-12 v2 计算物理

摘要

我们重新审视了费米子蒙特卡罗模拟中遇到的无限方差问题,该问题在从 condensed matter 到 nuclear 和 high-energy physics 的各个领域都广泛存在。不同算法我们广泛称为依行列式量子蒙特卡罗 (DQMC),在许多情境下都有应用,并且在细节上存在差异,但它们都基于场论,常常涉及其对称性使算法免除符号问题的费米子行列式。我们表明,无限方差问题源于 DQMC 中计算的可观测量倾向于形成重尾分布。为反射性地解决此问题,我们引入一种尾部感知误差估计方法,以纠正否则不可靠的置信区间估计。此外,我们演示了如何进行 DQMC 计算,以消除一类广泛可观测量的无限方差问题。我们的做法是一种精确桥接链方法,它涉及对标准 DQMC 算法的简单且高效的修改。该方法引入无系统偏差且易于实施,计算开销最小。我们的结果确立了解决无限方差问题的一种实用且稳健的方法,对提高各种基本费米子模拟的可靠性具有广泛意义。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.08937,
  title  = {Addressing the Infinite Variance Problem in Fermionic Monte Carlo Simulations: Retrospective Error Remediation and the Exact Bridge Link Method},
  author = {Zhou-Quan Wan and Shiwei Zhang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.08937},
  year   = {2025}
}

备注

11 pages + appendix, 8 figures