Research on large-scale simulation method for quantum lattice models with strong randomness

强随机性量子晶格模型大规模模拟方法研究

• 批准号: 18540369
• 负责人: TODO Synge
• 金额: $ 1.68万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18540369/
• 关键词: computational physics; quantum lattice models; randomness; magnetism; long-range interaction; quantum spin systems; quantum Monte Carlo method; parallel computing; 統計物理学

The objectives of the project are as follows : 1) development of quantum Monte Carlo methods for random quantum lattice models and their applications. 2) development of XML language and C++ class libraries to describe and handle random quantum lattice models. 3) development of C++ class libraries for measurement and analysis of various physical quantities. 4) development of resource management system for simulations on massively parallel supercomputers and distributed computer systems. 5) development of archive system for output of simulations on random systems. As for 1), we have developed O(N) Monte Carlo method for long-range interacting systems, such as magnetic dipole and RKKY interactions, and the chain Bethe method and a new many-body Green's function method for quantum spin systems with strong spatial or spin anisotropy. We also investigated impurity effects to the non-magnetic spin gapped quantum spin systems by an extensive quantum Monte Carlo simulation based on the continuous-imaginary-time loop algorithm. For 2), 3), 4), we have extended the existing ALPS frame work, which is for simulation of quantum lattice models, and further developed a new scheduler, ALPS/parapack, which enables us to perform large-scale parallel simulations of systems with strong randomness efficiently For 5), we have developed and constructed a database system which archives parameters and outputs of simulations. We also have built a GUI interface for accessing the database.

该项目的目标如下：1）开发随机量子晶格模型的量子蒙特卡罗方法及其应用。 2）开发XML语言和C++类库来描述和处理随机量子晶格模型。 3）开发用于各种物理量测量和分析的C++类库。 4）开发用于大规模并行超级计算机和分布式计算机系统模拟的资源管理系统。 5) 开发随机系统模拟输出的存档系统。对于1)，我们开发了用于远程相互作用系统的O(N)蒙特卡罗方法，例如磁偶极子和RKKY相互作用，以及用于强量子自旋系统的链Bethe方法和新的多体格林函数方法。空间或自旋各向异性。我们还通过基于连续虚时间循环算法的广泛量子蒙特卡罗模拟研究了杂质对非磁性自旋间隙量子自旋系统的影响。对于2）、3）、4），我们扩展了现有的用于模拟量子晶格模型的ALPS框架，并进一步开发了一种新的调度器ALPS/parapack，它使我们能够进行大规模并行模拟高效随机性强的系统 对于5），我们开发并构建了一个数据库系统，用于存档模拟的参数和输出。我们还构建了一个用于访问数据库的 GUI 界面。

项目成果

Parity law of the singlet-triplet gap in graphitic ribbons

• DOI: 10.1140/epjb/e2006-00259-9
• 发表时间: 2006-01
• 期刊: The European Physical Journal B - Condensed Matter and Complex Systems
• 作者: M. Al Hajj;F. Alet;S. Capponi;M. Lepetit;J. Malrieu;S. Todo

擬一次元スピン系における臨界温度とランダムネスの効果

准一维自旋系统中临界温度和随机性的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: 福井浩紀;藤堂眞治;野村清英・小林敬語;小林 敬吾・野村 清英;K. Fukui and S. Todo;野村 清英・小林 敬吾;S. Todo;S. Todo;藤堂眞治
• 通讯作者: 藤堂眞治

Effect dispersion on spin-Peierls systems

自旋 Peierls 系统上的效应色散

• 发表时间: 2008
• 作者: YH.Na;a.Yoshino;S Tominaga;H.Orihara;S.Ujiie;T.Nagaya;H. Suwa and S. Todo
• 通讯作者: H. Suwa and S. Todo

長距離相互作用系に対するオーダーNモンテカルロ法と磁気双極子イジング模型への応用

远程相互作用系统的N阶蒙特卡罗方法及其在磁偶极子伊辛模型中的应用

• 发表时间: 2008
• 作者: Y. Matsushima;M. Shimizu;K. Satoh;T. Yotsuya;O. Sate;M. Kato;M. Hayashi;H. Ebisawa;T. Koyama;M. Machida;T. Ishida;H. Suwa and S. Todo;藤堂眞治
• 通讯作者: 藤堂眞治

O(N) Monte Carlo Method for Spin Systems With Long-range interacting spin systems and its application to Frustrated Systems

长程相互作用自旋系统的O(N)蒙特卡罗方法及其在受挫系统中的应用

• 发表时间: 2007
• 作者: 浜田裕貴;長屋智之;小野澤晃;K. Fukui and S. Todo
• 通讯作者: K. Fukui and S. Todo