从随机Slater行列式出发高效求解强关联量子多体基态的截断组态相互作用方法

《Nature Communications》：An auto-initializing algorithm to determine electronic ground states from random Slater determinants

　　

摘要

精确的量子多体计算通常依赖于可靠的参考态或良好的人工设计的试探波函数，然而在面对强关联系统这类难题时，此类先验知识往往不再可靠。本文表明，可以直接从随机Slater行列式出发发现高精度多体基态。我们提出了截断组态相互作用（TrimCI）方法，该方法通过在变分空间中迭代扩展和修剪组态来自我优化。TrimCI在数量级上更少的行列式和计算时间下达到了最先进的精度：比近期对铁硫簇进行的量子计算所需的行列式少10⁶倍，比氮酶中较大铁硫簇的主要经典方法少10⁵倍，并且从强关联晶格系统Hilbert空间的10^?28中即可获得其基态能量的99%以上，在某些区间内超越量子蒙特卡洛方法的精度数个数量级。TrimCI因此为量子多体系统提供了一个自动初始化、精确且高效计算框架，其紧凑的显式波函数可直接快速地计算物理可观测量。