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周期边界条件的张量网络态算法以及其在费米Hubbard模型的应用

批准号:
12104433
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
董少钧
学科分类:
强关联体系
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
董少钧

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
二维强关联的研究一直是凝聚态物理中具有挑战性的重要课题,数值方法在研究强关联问题中扮演着十分重要的角色。近来以纠缠投影态为代表的张量网络态算法,是被认为有望解决二维强关联系统的问题的方法。该方法已经成功的应用于各种强关联的自旋模型、玻色子模型和费米子模型。由于二维张量网络态有着较高的计算复杂度,该类算法只能应用于开放边界条件(OBC),但不能应用于圆柱形边界条件(CBC)和周期边界条件(PBC)。本项目将研究张量网络态算法,提出可应用于CBC和PBC的张量网络态算法,并应用于费米Hubbard模型。
英文摘要
The numerical methods play an central role in solving the strongly correlated many-body systems which poses some of the most exciting open problems in physics. There is no such a method that is able to well simulate the physical system in two-dimensional case because of the failure of the perturbation theory. It is believe that the tensor network states(TNS) may be the key to the problem of simulation on the strongly correlated many-body systems. The TNS is widely used in various simulations such as spin models, boson models and the fermi models, and the method has obtain a great success. However the method is only access to the open boundary condition(OBC), and not to the cylindrical boundary condition(CBC) nor periodic boundary condition(PBC). In this program, we are going to improve the algorithms of TNS to get access to both the CBC and the PBC system and then apply it to the fermi-Hubbard model.
二维强关联的研究一直是凝聚态物理中具有挑战性的重要课题,数值方法在研究强关联问题中扮演着十分重要的角色。近年来以纠缠投影态为代表的张量网络态算法,是被认为有望解决二维强关联系统的问题的方法。该方法已经成功的应用于各种强关联的自旋模型、玻色子模型和费米子模型。由于二维张量网络态有着较高的计算复杂度,该类算法只能应用于开放边界条件(OBC),但不能应用于周期边界条件(PBC)。本项目提出cluster-PEPS算法,并利用该算法对费米子Hubbard模型基态模拟计算,计算模型有Hubbard-Kitaev模型,给出该模型基态相图,同时指出在真实材料中,自旋液体可能不存在,真实材料将是zigzag相,该计算结果与真实实验结果吻合,另一个计算模型为六边形格点上的Hubbard模型,我们实现了无偏的收敛的计算模拟,我们的结果支持DMRG的结果,通过计算Hubbard模型超导关联函数,我们结论是标准的Hubbard模型不存在超导。本项目根据周期边界条件物理系统的特点,利用平移群相关理论,提出一个基于叠加态的张量网络,名为叠加投影纠缠态(sPEPS)。该算法具有低计算复杂度(D的6次方,D为张量维度),高计算精度(10的-5次方),高可扩展性(100核的计算机可以计算16*16大小的周期边界物理系统)等性质,可以直接用于计算周期边界条件的物理系统。本项目成果可以推动张量网络和计算物理领域的发展,为该领域对于周期边界条件系统提供更可靠的算法。
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