计算态密度的微扰方法
计算物理
2012-12-27 v5 化学物理
摘要
在共享共同基态能量的两个或多个经典哈密顿量之间定义了蒙特卡洛切换移动（“微扰”）。一个系统的态密度（DOS）与另一个系统的态密度之比，与在这些哈密顿量之间切换的微正则系综接受概率的系综平均值相关，类似于正则系综的 Bennett 接受比方法 [C. H. Bennett, J. Comput. Phys., 22, 245 (1976)]。因此，如果已知其中一个系统的 DOS，就可以获得其他系统的 DOS，从而获得配分函数。作为一个简单的测试案例，使用一维谐振子爱因斯坦晶体作为参考系统，计算了非谐爱因斯坦晶体的蒸气压；还在三维中进行了辅助计算。作为该算法的另一个示例，确定了方势阱和硬球十四聚体的 DOS 之比的能量依赖性，据此计算了方势阱系统的定容热容的温度依赖性，并与正则 Metropolis 蒙特卡洛估计值进行了比较。对于这些情况和参考系统，微扰计算在每个蒙特卡洛周期中表现出比 Wang-Landau (WL) 采样更高的收敛度，尽管对于一维振荡器，WL 采样在长时运行中最终更有效。最后，我们使用经验 Sutton-Chen 多体势并以理想气体为参考态，计算了液态金的蒸气压。虽然这证明了该方法的普遍适用性，但凭借其固有的微扰方法，该算法适用于相关系统性质已知的特定情况。
引用
@article{arxiv.1207.3659,
title = {Perturbation method to calculate the density of states},
author = {Rasmus A. X. Persson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1207.3659},
year = {2012}
}
备注
13 pages ([reprint,aps,pre]RevTex-4.1), 12 figures, more quantitative comparison with WL simulations added