Ground State Computation of Interacting Fermion Systems by using Advanced Stochastic Diagonalization

진보된 혼돈 대각화 방법을 이용한 상호작용하는 페르미온 계의 기저상태 계산

The computational time of Stocahstic Diagonalization (SD) calculation for 2-dimensional interacting fermion systems is reduced by using several methods including symmetry operations. First, each lattice is subdivided into spin-up and spin-down lattices separately, thus allowing a bi-partite lattice. A valid basis state is then obtained from stacking up an up-spin configuration on top of a down-spin configuration. As a consequence, the memory space to be used in saving the trial basis state reduces significantly. Secondly, the matrix elements of a Hamiltonianin are reconrded in a look-up table when making basis state set. Thus the repeated calculation of the matrix elements of the Hamiltonian are avoided during SD process. Thirdly, by applying symmetry operations to the basis state set the original basis state is transformed to a new basis state whose elements are the eigenvectors of the symmetry operations. The ground state wavefunction is constructed from the elements of symmetric - bonding state - basis state set. As a result, the total number of basis states involved in SD calculation is reduced upto 50 percentage by using symmetry operations.

2차원 상호작용하는 페르미온 계에 대한 혼돈 대각화 계산의 컴퓨터 계산 시간이, 대칭성 연산과 같은 여러 가지 방법을 이용함으로써 감소되었다. 첫째로, 각각의 격자를 업스핀(${\uparrow}$) 격자와 다운스핀(${\downarrow}$) 격자로 나누어서 2부분 격자가 가능케 했다. 이에 따라, 유효한 바탕 상태는 업스핀 배열에 다운스핀 배열을 겹침으로써 얻어진다. 결과적으로, 시험 바탕 상태를 저장하는데 사용되는 메모리 공간이 현저하게 감소되었다. 두 번째로, 바탕 상태 집합을 구성할 때, 해밀토니안 행렬의 원소들을 순람표에 기록하였다. 그럼으로써, 혼돈 대각화 과정에서 해밀토니안 행렬의 원소들을 반복적으로 계산하는 것을 피했다. 세 번째로, 바탕 상태 집합에 대칭성 연산을 적용함으로써 원 바탕 상태 집합이 대칭성 연산의 고유벡터들로 구성된 새로운 바탕 상태 집합으로 변환되었다. 기저 상태 파동함수는 대칭적인 바탕상태 (결합상태) 집합으로부터 구성되었다. 결과로서, 대칭성 연산을 이용함으로써, 혼돈 대각화 계산에 쓰이는 바탕상태의 총 개수가 50%까지 감소되었다.