通过辅助场量子蒙特卡洛揭示氢链的有限温度物理
强关联电子
2020-07-21 v2 化学物理
量子物理
摘要
准确预测真实量子固体的有限温度性质,对于发现新相和设计具有新奇性质的材料至关重要。尽管如此,能够从第一性原理阐明固体有限温度物理的多体技术仍相对稀少。在这项工作中,我们将先前完全第一性原理的有限温度辅助场量子蒙特卡洛(FT-AFQMC)方法推广到模拟周期性固体,并用以揭示周期性氢链的有限温度物理,从而朝发展此类技术迈出重要一步。基于我们对这些链的多体热力学量和关联函数的计算,我们勾勒出它们作为H-H键距和温度函数的金属-绝缘体及磁有序。在接近基态的低温下,我们在0.5至0.75 {\AA}的键长间观察到金属-绝缘体和铁磁-反铁磁交叉。随后我们展示了这一低温有序如何演化为在较高温度下磁性有序减弱的金属相。通过将我们观察到的特征与先前在一维半填充Hubbard模型有限温度及基态氢链中看到的特征比较,有趣的是,我们首次在氢链中识别出Pomeranchuk效应的特征,并表明在Hubbard模型中通常在不同温度出现的自旋与电荷激发在这些系统中不可区分地耦合。除了定性揭示氢链的多体相行为外,我们的工作还阐明了构建长期令物理学家感兴趣的更复杂过渡金属、镧系和锕系固体相图所需的进一步理论发展。
引用
@article{arxiv.2004.01194,
title = {Unveiling the Finite Temperature Physics of Hydrogen Chains via Auxiliary Field Quantum Monte Carlo},
author = {Yuan Liu and Tong Shen and Hang Zhang and Brenda Rubenstein},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.01194},
year = {2020}
}
备注
52 pages, 12 figures