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量子多體理論研究取得重要進(jìn)展

近日，華南師范大學(xué)量子物質(zhì)研究院科研團隊在量子多體理論研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。他們與合作者提出并驗證了一種算符期望的全新的計算方法，并應用于熱中子物質(zhì)結構因子的研究。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評論快報》。

“從核心塌縮超新星爆發(fā)到中子星合并，量子多體計算在理解這些極端天體環(huán)境中的物質(zhì)行為方面起著(zhù)至關(guān)重要的作用。”論文第一作者、華南師范大學(xué)量子物質(zhì)研究院特聘副研究員馬遠卓表示，然而由于現實(shí)核力的復雜性，高精度的第一性原理計算往往非常困難，例如蒙特卡洛計算中的符號震蕩問(wèn)題。

研究者們利用最近發(fā)展出來(lái)的Wavefunction Matching方法使用微擾論可以“繞過(guò)”符號震蕩問(wèn)題。但它同時(shí)也給算符的計算帶來(lái)了挑戰，其計算量會(huì )隨單體算符的數目成指數增長(cháng)。在此工作中，他們提出了全新的“Rank-One Operator”的方法，有效解決了處理多體算符和高階修正時(shí)計算量指數級增長(cháng)的問(wèn)題。

在格點(diǎn)有效場(chǎng)論（NLEFT）的框架下，研究者們應用“Rank-One Operator”方法對不同溫度和密度下的中子物質(zhì)結構因子進(jìn)行了首次的第一性原理計算。結果表明，在低密度條件下，格點(diǎn)計算與Virial展開(kāi)符合很好；在高密度條件下，格點(diǎn)計算能提供更可靠的理論預言。格點(diǎn)計算結果將用來(lái)標定RPA和其他理論模型，并為超新星爆發(fā)的3D模擬提供重要的輸入量，最終將幫助人們更好的理解極端核天體現象。

南方核科學(xué)計算中心為上述研究提供了有力支撐。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.232502