Auxiliary field quantum Monte Carlo at the basis set limit: application to lattice constants
University of Vienna（维也纳大学）；VASP Software GmbH（VASP软件有限公司）；Institute for Theoretical Physics, TU Wien（维也纳工业大学理论物理研究所）
本文提出基于平面波的辅助场量子蒙特卡洛方法，在完整基组极限下计算晶格常数，验证了其在结构性质评估中的高精度和可靠性。
2026-02-16 physics.chem-ph physics.comp-ph
Accelerating Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo Simulations of Solids with Graphical Processing Unit
我们概述了量子场蒙特卡罗（AFQMC）如何利用图形处理单元（GPU）来加速固态系统的模拟。通过利用晶体动量守恒的一个和两个电子的积分，我们展示了如何有效地制定算法，最好地利用当前的GPU架构。我们提供了不同的优化策略的详细描述和配置文件我们的实现相对于标准的方法，展示了一个因素的40 CPU实现的速度。随着计算能力的增加，我们证明了AFQMC的能力，系统地收敛固态计算相对于基组和系统的大小，通过计算在金刚石结构中的碳的结合能的实验结果的0.02 eV内。
2020-03-20 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
An Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo Study of the Chromium Dimer
铬二聚体（Cr2）是多体电子结构方法的一个突出挑战。它复杂的结合性质，具有正式的六重键和不寻常的势能曲线，是许多强相关材料中发现的竞争趋势和微妙平衡的象征。本文采用量子蒙特卡罗方法（AFQMC）对Cr 2的势能曲线（PEC）和基态性质进行了近似计算。无约束，精确的AFQMC计算首先进行了中等规模，但现实的基础设置。消除剩余的有限基误差和外推到完整的基组（CBS）的限制，然后实现与无相和精确AFQMC计算的组合。PEC和光谱常数的最终结果与实验非常一致。
2014-10-13 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Auxiliary-field quantum Monte Carlo calculations of molecular systems with a Gaussian basis
我们将最近引入的无相位相干场量子蒙特卡罗（QMC）方法推广到任何单粒子基，并将其应用于具有高斯基组的分子系统。QMC方法通常随着系统大小而有利地缩放，因为低功耗。一个QMC方法与辅助领域的原则上允许薛定谔方程的精确解在选定的基础。然而，众所周知的符号/相位问题导致统计噪声以指数方式增加。无相位方法通过用依赖于试波函数的近似相位条件来约束非线性场路径积分中的路径来控制该问题。在本计算中，试验波函数是来自Hartree-Fock计算的单个Slater行列式。计算的全电子总能量显示出典型的系统误差不超过几毫哈特里的精确结果相比。在我们研究的分子中的平衡几何形状下，这种精度大致与具有单激发和双激发以及具有非迭代三重态的耦合簇CCSD（T）相当。对于H $_2$ O中的拉伸键，我们的方法比CCSD（T）具有更好的整体精度和更均匀的行为。
2006-05-10 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Bond breaking with auxiliary-field quantum Monte Carlo
键拉伸模拟不同水平的电子相关性，并提供了一个具有挑战性的测试平台，近似多体计算方法。使用最近开发的无相位相干场量子蒙特卡罗（AF QMC）方法，我们研究了键的伸缩在研究良好的分子BH和N $_2$，并在H $_{50}$链。为了控制符号/相位问题，无相位AF QMC方法用依赖于试验波函数的近似相位条件来约束空间场路径积分中的路径。无相位AF QMC方法采用非限制Hartree-Fock（UHF）的单Slater行列式作为试波函数，在绘制势能曲线时，总体精度和行为一致性优于耦合簇CCSD（T）方法。在BH和N $_2$中，我们还研究了多组态自洽场（MCSCF）计算中多行列式试探波函数的使用。增加计算成本与增益的统计和系统的准确性进行检查。用这样的试验波函数，在平衡和离解极限之间的整个区域内获得了极好的结果。
2007-05-19 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Auxiliary-field quantum Monte Carlo study of first- and second-row post-d elements
本文用无相位相干场量子Monte Carlo（AF QMC）方法计算了第一和第二行d后元素（Ga-Br和In-I）的量子效率。该方法在由任意选择的单粒子基定义的Hilbert空间中进行表述，并将多体问题映射为具有外部辅助场的独立粒子解的线性组合。相位/符号的问题是处理近似的无相位形式主义使用一个试验波函数，在我们的计算中被选为Hartree-Fock解决方案。我们使用了Peterson及其同事的一致相关基组，该基组采用了一个小的核心相对论赝势。AF QMC的计算结果与实验、密度泛函（GGA和B3 LYP）和耦合簇CCSD（T）计算结果进行了比较。AF QMC总能量与CCSD（T）在几个毫哈特内的系统和几个基组。计算的原子电子亲合能，电离能，和光谱性质的二聚体，在大的基组，在极好的协议与实验。
2006-08-30 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Auxiliary-field quantum Monte Carlo methods in nuclei
辅助场量子蒙特卡罗方法使得能够计算模型空间中的相关量子多体系统的热和基态性质，所述模型空间比可以通过常规对角化方法处理的模型空间大许多数量级。我们使用构型相互作用壳模型的框架回顾了这些方法在原子核中的最新发展和应用。
2016-07-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el nucl-th
Benchmark Phaseless Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo Method for Small Molecules
该研究实现了可扩展的 ph-AFQMC 方法，通过修改无相位近似减少过度相关，在 HEAT 集、苯和水团簇上验证，达到接近化学精度，并识别了需改进的分子。
2023-03-07 physics.chem-ph physics.comp-ph
Ab initio computations of molecular systems by the auxiliary-field quantum Monte Carlo method
场量子蒙特卡罗（AFQMC）方法提供了一个计算框架，用于求解原子、分子、固体和各种模型系统中的与时间无关的薛定谔方程。AFQMC最近见证了显着的增长，特别是作为一个工具，在实际材料的电子结构计算。该方法已经证明了在各种相关电子系统的出色的准确性。该方法采用非正交斯莱特行列式流形中的随机演化形式，类似于存在波动外部势的密度泛函理论（DFT）计算的整体。它的计算成本规模作为一个低功耗的系统大小，类似于相应的独立电子计算。AFQMC高效且本质上并行，能够充分利用当代高性能计算平台和数值库。在这篇综述中，我们提供了一个自包含的介绍AFQMC的确切和约束的变体，重点是它的应用程序中的分子系统的电子结构。有代表性的结果，并讨论了该方法的理论基础和实施细节。
2017-11-07 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Excited state calculations using phaseless auxiliary-field quantum Monte Carlo: potential energy curves of low lying C2 singlet states
我们表明，最近开发的无相辅助场量子蒙特卡罗（AFQMC）方法可用于研究激发态，为标准量子化学方法提供了一种替代方案。无相AFQMC方法的计算成本与系统尺寸M成M^3-M^4比例，已被证明是基态计算中最精确的多体方法之一。对于激发态，通过引入试探波函数的近似无相约束，实现了对塌缩到基态的防止和对费米子符号/相位问题的控制。以具有挑战性的C2分子为例，计算了基态和两个低单重态激发态的势能曲线。试验波函数是通过截断完整的有源空间波函数而获得的，没有进一步的优化。使用小基组的无相位AFQMC结果与精确的全组态相互作用计算结果吻合良好，而使用大基组的结果与实验光谱常数吻合良好。
2008-11-25 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Calculation of interatomic forces and optimization of molecular geometry with auxiliary-field quantum Monte Carlo
我们提出了一个精确的，系统的和可扩展的计算原子间的力的算法内的空间场量子蒙特卡罗（AFQMC）方法。该算法依赖于Hellman-Fenyman定理，并在原子轨道基组的存在下结合Pulay校正。我们基准的方法为小分子通过比较计算力的衍生物的AFQMC势能面，并通过直接比较与其他量子化学方法。然后，我们在较大的分子中使用最速下降算法进行几何优化。与现实的基础设置，我们得到的平衡几何形状的协议，统计误差条内，与实验值。在这种方法中，计算力的计算成本的增加只是计算总能量的一个小的前因。这为AFQMC中的几何优化和分子动力学的通用和有效的方法铺平了道路。
2018-03-15 physics.comp-ph
Systematic Comparison and Cross-validation of Fixed-Node Diffusion Monte Carlo and Phaseless Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo in Solids
量子蒙特卡罗（QMC）方法是模拟相关电子系统的一些最精确的方法。我们调查的兼容性，优点和缺点的两个这样的方法，即扩散蒙特卡罗（DMC）和量子场蒙特卡罗（AFQMC）。在这两种方法中采用的多行列式试验波函数是使用扰动选择迭代（CIPSI）技术的配置相互作用产生的。在DMC和AFQMC之间的比较研究中，使用CIPSI估计的完全基组全组态相互作用（CBS-FCI）能量作为参考。通过专注于一组典型的有限尺寸的固态系统，我们表明，这两个QMC方法可以系统地收敛到相同的能量，一旦基组效应和系统的偏见已被删除。AFQMC示出了一个小得多的试验波函数比DMC的依赖，同时表现出更大的基组依赖。我们概述了改进这些方法的一些剩余挑战和机遇。
2020-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.comp-ph
Auxiliary variables for nonlinear equations with softly broken symmetries
求解方程的一般方法是求解N个变量的N个方程，解通常是一组离散值。然而，对于具有软破缺对称性的问题，这些方法通常首先找到一个点，如果对称性是精确的，则该点将是解，因此是近似解。在此之后，求解器需要在对称的方向上移动以找到实际的解决方案，但是如果这个方向在变量空间中不是直线，那么这可能非常困难。通过加入软破缺对称的生成元作为辅助变量，通常可以更快地找到解。这使得变量的数量多于方程，因此将有一族解，其中任何一个都是可以接受的。在本文中，我们提出了一个程序，在这种情况下，寻找解决方案，并将其应用到几个简单的例子和一个重要的问题，在物理学的假真空衰变。我们还提供了一个Mathematica软件包，实现鲍威尔的混合方法的推广，允许更多的变量比方程。
2016-11-12 gr-qc physics.comp-ph
Stabilizing Canonical-Ensemble Calculations in the Auxiliary-Field Monte Carlo Method
量子蒙特卡罗方法是研究强相互作用费米系统的有力手段。然而，在具有有限精度算法的计算机上实现这些方法需要仔细注意数值稳定性。在二维场蒙特卡罗（AFMC）方法中，低温或大模型空间计算需要数值稳定的矩阵乘法。当将巨正则系综中使用的方法适应于固定粒子数的正则系综时，数值稳定化增加了计算单粒子模型空间大小的一个因子所需的浮点运算的数量，从而可以极大地限制可以研究的系统。我们描述了一种改进的方法，稳定的正则系综计算AFMC表现出更好的缩放，并提出了数值试验，证明了该方法的准确性和改进的性能。
2014-02-14 cond-mat.quant-gas nucl-th physics.comp-ph
Higher Order Auxiliary Field Quantum Monte Carlo Methods
辅助场量子蒙特卡罗（AFQMC）方法长期以来一直是强关联电子领域的主力，并且在ALF包（https：//www.example.com）中找到了其最新的实现。alf.physik.uni-wuerzburg.de利用Trotter分解将相互作用从非相互作用哈密顿量中解耦，使得该方法在虚时间片方面具有固有的二阶性。我们表明，由于使用的Hubbard-Stratonovich变换（HST）的时间演化的半群结构的实施，需要引入一个新的家庭的复杂的厄米分裂方法达到更高的顺序。我们将给出这些新方法的例子，并研究它们的效率，以及与其他已建立的二阶和高阶方法的AFQMC方法的领域进行比较。
2020-09-09 cond-mat.str-el physics.comp-ph
Reducing the complexity of finite-temperature auxiliary-field quantum Monte Carlo
空间场量子蒙特卡罗（AFMC）方法是量子多体系统基态和有限温度模拟的一种强大而广泛使用的技术。我们介绍了几个算法的改进有限温度AFMC计算的稀释费米子系统，减少了计算复杂性的大部分部分算法。这主要是通过减少在辅助场的每种配置中贡献的单粒子状态的数量来实现的，其数量与费米子的数量相当。我们的方法是适用于典型和grand-canonical合奏。我们证明了均匀酉费米气体的方法的计算复杂性降低。
2021-03-17 cond-mat.quant-gas nucl-th physics.comp-ph
Some Recent Developments in Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo for Real Materials
场量子蒙特卡罗方法是一种通用的计算关联多电子系统的数值方法，在晶格模型、原子、分子和固体中得到了越来越广泛的应用。本文介绍了该方法的原理和算法，并介绍了该方法的几个最新进展。我们给出了系统的AFQMC的关键步骤，密切跟踪我们正在开发的现代软件库的框架。详细讨论了蒙特卡罗哈密顿量的建立、向基态的投影、二体算符的采样、无相近似和基态性质的测量。本文介绍了一种多行列式试探波函数的先进实现方法，它大大提高了算法的速度，减少了存储器的开销。我们提出了一个自洽约束的实际材料，并讨论了两种口味的实现，无论是通过耦合的AFQMC计算的有效的独立电子计算，或通过自然轨道的计算单体密度矩阵。
2020-09-28 cond-mat.str-el physics.comp-ph
Entanglement and the fermion sign problem in auxiliary field quantum Monte Carlo simulations
费米子的量子蒙特卡罗模拟受到臭名昭著的符号问题的阻碍，其最显著的表现是采样误差随粒子数量呈指数增长。由于符号问题是一个NP难问题，因此任何通用的解决方案都是非常难以捉摸的，相互作用的多费米子系统的蒙特卡罗采样通常被认为是限制在一小类模型系统中，其中一个无符号的基础已经确定。在这里，我们证明了纠缠措施，特别是所谓的Renyi熵，可以内在地表现出一定的鲁棒性对符号问题的非线性场量子蒙特卡罗方法，并可能允许通过其标度行为，即使在一个强的符号问题的存在下，全球基态属性的识别。我们证实了这些发现，通过数值模拟的费米子量子相变的无自旋费米子的蜂窝晶格在半填充和以下。
2015-11-09 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el physics.comp-ph
The Design of New Practical Constraints in Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo
该研究提出了适用于一般费米子系统的线切约束辅助场量子蒙特卡洛方法（lc-AFQMC），验证了其稳定性与符号问题噪声消除效果，基准测试显示其在试探波函数质量足够时准确性优于标准无相AFQMC，还通过系统解除约束搭建了与精确自由投影结果间的平滑桥梁。
2023-06-15 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Penalty and auxiliary wave function methods for electronic Excitation in neural network variational Monte Carlo
本文在基于 FermiNet 的神经网络变分蒙特卡洛框架中实现并评估了惩罚方法和改进的辅助波函数方法，用于计算分子低激发态，证明改进 AW 方法更稳健，为激发态研究提供了新的补充工具。
2023-11-29 physics.comp-ph
A study of H+H$_2$ and several H-bonded molecules by phaseless auxiliary-field quantum Monte Carlo with planewave and Gaussian basis sets
本文采用无相量子场（AF）量子蒙特卡罗（QMC）方法对几种氢键体系的基态进行了计算。这些系统被选择来测试和基准新的无相位AF QMC方法的不同方面。它们包括H+H $_2$在平衡几何结构附近和范德华极限的过渡态，以及H $_2$ O、OH和H $_2$ O $_2$分子。这些系统中的大多数对传统的独立粒子电子结构方法提出了重大挑战，并且许多系统也有精确的结果。无相位AF QMC方法使用赝势平面波基或全电子高斯基组。对于某些系统，计算都做了比较和表征的性能AF QMC在不同的基组和不同的Hubbard-Stratonovich分解。作为输入单斯莱特行列式波函数从独立粒子计算得到了很好的结果。与精确全位形的高斯基AF QMC结果的比较表明，无相近似控制相位问题的误差很小。在大的基础尺寸的限制，AF QMC结果使用两种类型的基组是在良好的协议彼此和实验值。
2007-02-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Symmetry in Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo Calculations
我们展示了如何对称性可以用来大大提高电子系统的量子场蒙特卡罗（AFQMC）计算的准确性和效率。以哈伯德模型为例，从Hubbard-Straonovich变换和试探波函数的形式两个方面研究了基态AFQMC计算中的对称性保持问题。结果表明，可以实现显着的改善，超过国家的最先进的计算。在无约束计算中，对称性的实现往往导致更短的收敛时间和更小的统计误差，从而大大减少了符号问题。此外，某些激发态变得可以计算，否则是无法达到的。在具有约束的计算中，对称性的使用可以减小来自约束的系统误差。它还允许释放约束计算，在许多情况下导致基本上精确的结果。与精确对角化结果进行了详细的比较。精确的基态能量，然后提出了更大的系统尺寸在二维排斥哈伯德模型。
2013-09-28 cond-mat.str-el physics.comp-ph
Interfacing branching random walks with Metropolis sampling: constraint release in auxiliary-field quantum Monte Carlo
本文提出将分支随机游走与广义Metropolis采样无缝接口，在AFQMC中实现约束释放以减小系统误差，并在原子分子计算中获得近精确结果。
2023-05-16 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Auxiliary Field Quantum Monte Carlo for Dilute Neutrons on the Lattice
本研究采用约束路径AFQMC方法，经Hubbard模型基准测试后，用可调 onsite 接触相互作用复现散射参数，初步实现格点下两体到少体中子核系统的计算，为格点核系统研究提供新方法。
2024-04-10 cond-mat.quant-gas nucl-th physics.comp-ph
ipie: A Python-based Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo Program with Flexibility and Efficiency on CPUs and GPUs
我们报告了一个基于Python的空间场量子蒙特卡罗（AFQMC）程序IPIE的开发，初步的时间基准和新的AFQMC结果的异构化[Cu $_2$ O $_2$ $]^{2+}$。我们将演示如何在ipie中实现中央处理器和图形处理器（CPU和GPU）。我们展示了ipie与PySCF的接口，以及向ipie添加新估计器的简单模板。我们对其他C++代码QMCPACK和Dice的时间基准表明，ipie在CPU和GPU上考虑的所有化学系统中的执行速度更快或类似。我们的结果[Cu $_2$ O $_2$ $]^{2+}$]使用选定的配置相互作用试验表明，它是可能的收敛之间的ph-AFQMC异构化能量的双（$μ$ -氧代）和$μ$ - $η^2$：$η^2$过氧配置的确切已知的结果，小基组与$10^5$ $10^6$决定簇。我们还报告了异构化能量与四重zeta基组的估计误差小于1千卡/摩尔，其中涉及52个电子和290个轨道与$10^6$决定因素的审判波函数。这些结果突出了ph-AFQMC和ipie的实用程序的系统具有适度的强相关性和大规模的动态相关。
2022-11-08 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Twenty Years of Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo in Quantum Chemistry: An Overview and Assessment on Main Group Chemistry and Bond-Breaking
在这项工作中，我们提出了一个概述的无相位的空间场量子蒙特卡罗（ph- AFQMC）方法从计算量子化学的角度来看，并提出了一个数值评估其性能的主族化学和键断裂问题，共1004相对能量。虽然我们的基准研究是有限的，我们建议使用ph-AFQMC的一般主族化学应用。对于单行列式波函数定性准确的系统，我们期望ph-AFQMC结合单行列式试验波函数的准确性介于具有单重和双重的耦合簇（CCSD）和具有微扰三重的CCSD（T）之间。对于这些应用，当运行标准CCSD（T）太昂贵时，ph-AFQMC应该是一种选择。对于需要多参考（MR）波函数以获得定性精度的系统，ph-AFQMC比MR微扰理论方法精确得多，并且与MR组态相互作用（MRCI）方法具有竞争力。由于ph-AFQMC的计算效率相比，MRCI，我们建议ph-AFQMC作为一种方法的选择处理MR问题的动态相关性。最后，我们讨论了未来发展的ph-AFQMC方法的重要方向。
2022-09-27 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Stochastic Resolution-of-the-Identity Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo: Scaling Reduction without Overhead
我们探索使用的随机分辨率的身份（sRI）与无相位的非线性场量子蒙特卡罗（ph-AFQMC）方法。sRI与ph-AFQMC中现有的四种局部能量评估策略相结合，即（1）半旋转电子排斥积分张量（HR），（2）Cholesky分解（CD），（3）张量超收缩（THC）或（4）低秩因子分解（LR）。我们证明，HR-sRI没有实现缩放减少，CD-sRI缩放为$\mathcal O(N^3)$，THC-sRI和LR-sRI缩放为$\mathcal O(N^2)$，尽管具有潜在的大前因子。此外，CD中的步行者特定的额外存储器需求通过sRI从$\mathcal O(N^3)$减少到$\mathcal O(N^2)$，而基于sRI的THC和LR算法导致从$\mathcal O(N^2)$额外存储器减少到$\mathcal O(N)$。基于一维氢链和水团簇的数值结果，我们证明了，随着使用的方差减少技术，CD-sRI实现了无开销的缩放{ \it}。特别地，我们发现对于所研究的系统，所观察到的标准CD的标度是$\mathcal O(N^{3-4})$，而对于CD-sRI，它被减少到$\mathcal O(N^{2-3})$。一旦达到内存瓶颈，我们预计THC-sRI和LR-sRI将成为首选方法，因为它们的二次缩放内存要求和局部能量评估的二次缩放（具有潜在的大前因子）。这里开发的理论框架应该有利于大规模的ph-A…
2020-07-14 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Frozen-orbital and downfolding calculations with auxiliary-field quantum Monte Carlo
我们描述了冻结轨道和下折近似的实现在非线性场量子蒙特卡罗（AFQMC）方法。与完全关联所有电子相比，这些方法可以提供显著的计算节省。虽然AFQMC中的多体波函数从来都不是显式的，但它的随机游走子是斯莱特行列式，其轨道可以用任何单粒子轨道基来表示。因此，可以直接将整个N粒子希尔伯特空间划分为活动和非活动部分，以实现冻结轨道方法。例如，在冻结核近似中，核心电子可以在计算的相关部分中被消除，大大提高了计算效率，特别是对于重原子。使用道格拉斯-克罗尔-赫斯理论可以很容易地包含标量相对论效应。使用该方法，我们获得了一种有效消除AFQMC中由于单投影仪、范数保持赝势引起的误差的方法。我们还说明了冻结轨道方法的泛化，该方法将高能基态向下折叠到物理相关的低能扇区，这允许系统的方法来产生现实的模型哈密顿量，以进一步提高扩展系统的效率。
2013-08-06 cond-mat.str-el physics.comp-ph
Benchmark study of the two-dimensional Hubbard model with auxiliary-field quantum Monte Carlo method
用量子场量子蒙特卡罗方法研究了二维正方晶格上哈伯德模型的基态性质。能量，双占有率，有效跳跃，磁化强度和动量分布的准确结果计算为U/t从2到8的相互作用强度，密度范围包括半填充和n = 0.3，0.5，0.6，0.75，和0.875。在半填充时，结果是数值精确的。远离半填充，约束路径蒙特卡罗方法被用来控制符号问题。我们的研究结果得到了几个进步的计算算法，这是详细描述。我们讨论了广义Hartree-Fock试验波函数的优点及其与成对波函数的联系，以及与不同形式的Hubbard-Stratonovich分解的相互作用。我们研究了使用不同的扭曲角设置时，应用扭曲平均边界条件。我们建议使用准随机序列，这提高了收敛到热力学极限的伪随机和其他序列。利用它和仔细的有限尺寸标度分析，我们能够在热力学极限下得到精确的基态性质值。还提供了最大为16 \times 16的有限尺寸系统的详细结果，以供基准测试之用。
2016-08-04 cond-mat.str-el physics.comp-ph
The ALF (Algorithms for Lattice Fermions) project release 1.0. Documentation for the auxiliary field quantum Monte Carlo code
格点费米子算法软件包提供了有限温度辅助场量子蒙特卡罗算法的通用程序。该代码被设计为能够模拟任何模型，该模型可以用单体算子的总和、单体算子的平方和耦合到具有给定动力学的伊辛场的单体算子的总和来编写。我们提供了预定义的类型，允许用户指定的模型，布拉维格以及平等的时间和时间位移的可观的。该代码支持MPI实现。例如蜂窝晶格上的哈伯德模型和耦合到横向伊辛场的正方形晶格上的哈伯德模型的例子在文献中提供和讨论。我们还讨论了如何使用该软件包实现Kondo格点模型和$SU(N)$ -Hubbard-Heisenberg模型。您可以从我们的Git实例下载代码，网址是https://alf.physik.uni-wuerzburg.de，并登录以提交问题。
2017-06-23 cond-mat.str-el hep-lat physics.comp-ph
QMCPACK: Advances in the development, efficiency, and application of auxiliary field and real-space variational and diffusion Quantum Monte Carlo
我们审查的能力的开源从头量子蒙特卡罗（QMC）包QMCPACK和工作流工具Nexus用于更高的效率和再现性的最新进展。辅助场QMC（AFQMC）的实现已经大大扩展，包括k点对称，张量超收缩和加速图形处理单元（GPU）支持。这些缩放和内存的减少大大增加了实际上可以包括在AFQMC计算中的轨道数量，提高了准确性。实空间方法的进展包括精确计算带隙和系统地改进基态波函数的节面的技术。这些计算结果可以用来验证应用更近似的电子结构方法，包括GW和密度泛函为基础的技术。为了为这些计算提供更好的基础，我们利用了一组新的相关性一致的有效核势（赝势），比以前的组更准确;这些也可以应用于量子化学和其他多体应用，而不仅仅是QMC。这些进步提高了QMC和QMCPACK在分子和材料中可以研究的性能的效率，准确性和范围。
2020-05-06 physics.comp-ph
Phaseless Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo on Graphical Processing Units
我们提出了一种利用图形处理单元（GPU）实现无相位的非线性场量子蒙特卡罗（ph-AFQMC）。AFQMC方法根据矩阵运算进行了重新设计，这些运算分布在数千个处理核心上，并使用自定义计算统一设备架构内核和硬件优化的cuBLAS矩阵库批量执行。数学上的进步包括一个批量的谢尔曼-莫里森-伍德伯里算法，以快速更新矩阵的行列式和逆，密度拟合的两个电子积分，能量算法涉及一个高维预先计算的张量，并使用单精度浮点运算。这些策略的结果在壁时间的单和多行列式试验波函数显着减少。对于典型的计算，我们发现仅使用单个GPU卡就可以获得大约两个数量级的速度提升。此外，我们在单个节点上使用8个GPU卡实现了近乎统一的并行效率，并且可以通过本地内存切片方法达到中等的系统大小。我们说明了我们的实施方案的鲁棒性的增加长度的氢链，并通过计算的第一行过渡金属原子的全电子电离势。我们比较长时间的计算，利用人口控制算法与我们以前发表的相关采样方法，并表明，后者不仅提高了效率，但也计算电离势的准确性。两者合计，GPU的实施结合相关采样提供了一个引人注目的计算方法，将扩大应用程序的ph-AFQMC现实相关的电子系统的描述。
2018-04-10 cond-mat.str-el physics.comp-ph
GPU-accelerated Auxiliary-field quantum Monte Carlo with multi-Slater determinant trial states
本文在开源ipie中实现GPU加速的多Slater行列式ph-AFQMC，在过渡金属团簇上取得至少六倍加速，并以超10万个行列式恢复化学精度所需动态关联。
2024-06-12 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Correlation effects in magic-angle twisted bilayer graphene: An auxiliary-field quantum Monte Carlo study
本文利用辅助场量子蒙特卡洛方法研究魔角扭曲双层石墨烯的相互作用BM模型，揭示关联金属态与Kramers谷间相干绝缘态的竞争，并考察多体修正及哈密顿量细节对结果的影响。
2024-06-05 cond-mat.str-el physics.comp-ph
The ALF (Algorithms for Lattice Fermions) project release 2.4. Documentation for the auxiliary-field quantum Monte Carlo code
Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Universität Würzburg（维尔茨堡大学理论物理与天体物理研究所）；Department of Condensed Matter Physics, Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学学院凝聚态物理系）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理珀米特研究所）
ALF项目2.4版本提供了一种用于模拟晶格费米子的通用辅助场量子蒙特卡洛算法，包含多种预定义模型和随机最大熵方法实现。
2025-09-30 cond-mat.str-el hep-lat physics.comp-ph
