用量子蒙特卡洛方法计算钻石中氮空位中的多决定态能量
摘要：量子技术中，某些固体中的点缺陷可以有效地用作量子比特。它们具有可初始化、可读取、稳健且可通过光学手段操控的自旋态。需要新的理论方法来寻找最佳的载体材料和缺陷配置。迄今为止，大多数所提出的方法要么依赖于簇模型，要么将缺陷的多体处理限制在一个单粒子轨道的子空间中。我们通过将带负电的氮空位(NV-)作为测试系统，在理论上探索了使用量子蒙特卡洛来预测自旋缺陷的激发谱的最佳实践和理论。由于与系统大小和计算能力有利于扩展，量子蒙特卡洛可以用于明确地模拟具有较大系统和轨道集合的电子相关性。我们考虑了变分和扩散蒙特卡洛方法的不同试探波函数，探讨了基态和激发态波函数的节点面误差，并研究了变分原理是否适用于激发态。我们计算了不同模拟单元大小中的垂直激发能，并对无限系统大小进行外推，并包括对外推能量的背流修正。最终计算结果表明，垂直激发能的估计结果高估了实验估计值，但三重-三重和单重-单重跃迁与实验一致。最后，我们列出了进一步发展量子蒙特卡洛所需解决的准确预测固体缺陷结构和自旋性质的问题。
作者：Kristoffer Simula and Ilja Makkonen
论文ID：2303.09851
分类：Computational Physics
分类简称：physics.comp-ph
提交时间：2023-04-17