用于量子蒙特卡罗模拟的精确特殊扭曲方法

我们对 Rajagopal $\textit{et al.}$ [ Phys. Rev. B 51, 10591 (1995) ] 引入的特殊扭曲方法进行了系统研究，该方法用于减小具有库仑相互作用和费米统计的周期性扩展系统关联计算中的有限尺寸效应。我们提出了一种寻找特殊扭曲值的程序，与该方法以往的应用不同，该程序能在可调（任意小）的数值误差内重现平均场无穷尺寸极限解的能量。我们证明，这种特殊扭曲的选择是关联计算中修正单体有限尺寸效应的最准确的单扭曲解。由于这些原因，我们将我们的程序称为“精确特殊扭曲”（EST）。EST 仅需要在原胞内进行完全收敛的独立粒子或平均场计算，以及通过简单拟合沿布里渊区特定方向找到特殊扭曲。我们首先在 3D 电子气等简单关联模型中评估 EST 的性能。随后，我们在复杂度递增的金属元素的 $\textit{ab initio}$ 量子蒙特卡罗模拟中测试其效率。我们表明，EST 在减小有限尺寸误差方面表现出与广泛使用的扭曲平均技术相当的良好整体性能，但计算成本要低得多，因为它只涉及一个波函数的评估。我们还证明，EST 方法在关联函数的计算中表现出相似的性能，例如用于结构弛豫的离子力和液氢中的径向分布函数。我们的结论指出 EST 对于关联超胞计算是有用的，当所考虑的物理问题需要大的周期性晶胞时，我们的方法将特别相关。