利用子矩阵更新加速行列式量子蒙特卡洛：揭示三维 Hubbard 模型的相图

行列式量子蒙特卡洛（DQMC）为强关联费米子系统提供数值精确解，但随着系统尺寸的增加，面临重大的计算挑战。虽然子矩阵更新最初是为具有有限温度下格点相互作用的 Hirsch-Fye QMC 开发的 [Phys. Rev. B 80, 195111 (2009)]，尽管存在显著的算法相似性，但其在 DQMC 中的全面应用仍未被探索。我们首次在 DQMC 中全面应用了子矩阵更新，通过实现扩展相互作用和零温度下的模拟，显著超越了原始适用范围。在传统快速更新和延迟更新的基础上，我们的广义实现将计算效率提高了一个数量级，使得能够在多达 8,000 个格点的晶格上模拟半满 Hubbard 模型——这一规模在标准 DQMC 实现中此前极具挑战性。这种增强的计算能力使我们能够准确确定半满条件下三维 Hubbard 模型的有限温度相图。我们的发现不仅揭示了这些复杂系统内的相变，还为更有效地模拟强关联电子铺平了道路，有可能指导三维 Hubbard 模型冷原子模拟的实验工作。