Fyzikální ústav Akademie věd ČR

Užití metod kvantového Monte Carla v kondenzovaných systémech

Řešení rovnic kvantové mechaniky pro reálné elektronové systémy je, až na několik málo výjimek, prakticky nemožné bez zavedení dodatečných zjednodušujících předpokladů, které ovšem studované systémy od reality často nekontrolovaně vzdalují. Vytrvale se zvyšující výkon výpočetní techniky umožňuje studovat soubory kvantových částic numericky za přítomnosti stále menšího počtu dodatečných zjednodušení. Mezi velmi slibné přístupy patří stochastické simulace, obyčejně označované jako Monte Carlo metody, jejichž princip je založen na vlastnostech náhodných čísel. Je pozoruhodné, že jedny z nejpřesnějších výpočtů vlastností kvantových mnohočásticových systémů staví právě na simulacích klasických náhodných procesů. V přehledovém článku [X] se zaměřujeme na Monte Carlo simulace rozlehlých systémů, především elektronů v krystalických pevných látkách. Porovnáním vlastních výpočtů a mnoha dalších aplikací popsaných v literatuře s experimentálními daty demonstrujeme, že Monte Carlo metody poskytují velmi přesné předpovědi pro kohezní energie, strukturní charakteristiky, stavové rovnice a další rovnovážné vlastnosti krystalů. Podstatné je, že kvalita získaných výsledků prakticky nezávisí na charakteru chemických vazeb. Kovalentní látky jsou popsány stejně dobře jako kovy, a tytéž stochastické simulace byly beze změny úspěšně aplikovány i na krystaly vázané slabými silami van der Waalsova typu.

J. Kolorenč and L. Mitas, Rep. Prog. Phys. 74 (2011) 026502

Copyright © 2008-2014, Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.