Monte Carlo 模拟中挫奋量子自旋系统的符号问题

我们讨论了在挫奋量子自旋系统的Monte Carlo模拟中出现的符号问题。我们表明，对于一类“准挫奋”系统（即在z轴上具有铁磁耦合$J_z(r) < 0$，且在xy平面上具有反铁磁耦合$J_{xy}(r)=-J_z(r)$的Heisenberg模型，任意距离$r$），符号问题可在最近提出的“operator-loop”随机系列扩张方法中得到解决（该方法为采样${\rm exp}(-\beta H)$对角矩阵元幂级数到所有阶数的簇算法）。该解决方案依赖于识别在更新时改变配置符号的算子环（“merons”），其与Chandrasekharan和Wiese最近提出的用于解决费米子模型符号问题的meron簇算法（Phys. Rev. Lett. {\bf 83}, 3116 (1999)）类似。一些重要的平均值（例如内部能）可在无meron的子空间中计算，其中权重函数为正定。对其他平均值的计算需要抽样仅包含少量meron（通常为零或两个）的配置，伴随的符号问题并不严重。我们还讨论了将meron概念应用于更一般的具有挫奋相互作用的量子自旋模型时会出现的问题。