在過去的幾十年里，計(jì)算機(jī)能力的指數(shù)級(jí)增長，以及隨之而來的算法質(zhì)量提高，使得理論物理學(xué)家和粒子物理學(xué)家能夠?qū)玖Ｗ蛹捌湎嗷プ饔眠M(jìn)行更復(fù)雜、更精確的模擬。如果在模擬中增加晶格點(diǎn)的數(shù)量，就很難區(qū)分模擬的觀測(cè)結(jié)果與周圍噪聲之間的差別。

德國美因茨亥姆霍茲研究所的物理學(xué)家馬可·切(Marco Ce)現(xiàn)在在EPJ Plus上發(fā)表了一項(xiàng)新研究：描述了一種模擬“大”粒子群的技術(shù)(至少以粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)來看)。

提高了信噪比，提高了模擬精度；至關(guān)重要的是，還可以用來模擬重子的整體：包括構(gòu)成原子核的質(zhì)子和中子在內(nèi)的一類基本粒子。Ce的模擬使用了蒙特卡羅算法：一種依賴于重復(fù)隨機(jī)抽樣來獲得數(shù)值結(jié)果的通用計(jì)算方法。這些算法有廣泛的用途，在數(shù)學(xué)物理中，它們特別適合于計(jì)算復(fù)雜的積分，以及對(duì)具有多個(gè)自由度的系統(tǒng)建模。更準(zhǔn)確地說，這里使用的蒙特卡羅算法涉及多級(jí)抽樣，這意味著采樣的精度是不同，這比采樣精度一致的方法計(jì)算成本要低。

多層蒙特卡羅方法以前被應(yīng)用于玻色子的整體(粒子的類別，不言而喻，包括現(xiàn)在著名的希格斯粒子)，但沒有應(yīng)用于更復(fù)雜的費(fèi)米子。后一類包括電子和重子：“日?！蔽镔|(zhì)的所有主要成分。在粒子物理學(xué)中還有許多其他的問題，計(jì)算受到高信噪比的影響，這可能會(huì)受益于這種方法。多層蒙特卡羅采樣技術(shù)利用量子場論的局域性，為影響一類大量綱點(diǎn)陣確定的信噪比問題，提供了純玻色子量子場論的一種解決方案。

然而，由于費(fèi)米子路徑積分后的顯著局域性損失，將多級(jí)采樣推廣到包含費(fèi)米子晶格理論。如量子色動(dòng)力學(xué)，并非易事，研究討論了歐氏距離下費(fèi)米子傳播子的減小，如何引起費(fèi)米子傳播子和費(fèi)米子行列式的系統(tǒng)近似，其中完全分解了遠(yuǎn)時(shí)空區(qū)域的規(guī)范場依賴關(guān)系。這能夠?qū)⒍嗉?jí)采樣應(yīng)用于強(qiáng)子可觀測(cè)對(duì)象(如介子和重子相關(guān)器)的晶格量子色動(dòng)力學(xué)計(jì)算。特別地，還將此策略應(yīng)用于兩種單線偽標(biāo)量密度相關(guān)器的非連通貢獻(xiàn)，當(dāng)采用兩級(jí)采樣方案時(shí)，信噪比能顯著提高。

博科園｜研究/來自：Springer

參考期刊《歐洲物理》

DOI: 10.1140/epjp/i2019-12655-5

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