无费米子行列式规范场与物质的量子蒙特卡洛

强相互作用费米子系统的第一性原理蒙特卡洛模拟受困于费米子符号问题，使得对致密量子物质许多有趣能区或奇数个费米子味的理论进行非微扰研究颇具挑战。此外，典型的费米子算法需要计算（或采样）费米子行列式。我们转而关注 meron 团簇算法，它可在不涉及行列式的情形下解决一类模型中的费米子符号问题。我们开发并基准测试了新的 meron 算法，以在存在适当四费米子相互作用时模拟与 $\mathbb{Z}_2$ 和 $U(1)$ 规范场耦合的费米子。此类算法可用于揭示物质的潜在奇异性质，对量子模拟器实验尤为相关。我们展示了 $(1+1)-$d 维 $U(1)$ 模型在低温下 Gauss 定律的涌现。