近日，華南師范大學(xué)量子物質(zhì)研究院科研團(tuán)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(yīng)用于熱中子物質(zhì)結(jié)構(gòu)因子的研究。相關(guān)成果于6月5日發(fā)表在《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)行為方面起著至關(guān)重要的作用。然而由于現(xiàn)實核力的復(fù)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題。研究者們利用最近發(fā)展出來的Wavefunction Matching方法使用微擾論可以“繞過”符號震蕩問題。但它同時也給算符的計算帶來了挑戰(zhàn)，其計算量會隨單體算符的數(shù)目成指數(shù)增長。在此工作中，他們提出了“Rank-One Operator”的方法，有效解決了處理多體算符和高階修正時計算量指數(shù)級增長的問題。

在格點有效場論（NLEFT）的框架下，研究者們應(yīng)用“Rank-One Operator”方法對不同溫度和密度下的中子物質(zhì)結(jié)構(gòu)因子進(jìn)行了首次的第一性原理計算。結(jié)果表明，在低密度條件下，格點計算與Virial展開符合很好；在高密度條件下，格點計算能提供更可靠的理論預(yù)言。格點計算結(jié)果將用來標(biāo)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(xiàn)象。

該研究團(tuán)隊包含量子物質(zhì)研究院的馬遠(yuǎn)卓特聘副研究員（本文一作）與王倩研究員。南方核科學(xué)計算中心為此研究提供了有力支撐，該項目同時還得到了廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大、“博新計劃”、博士后面上、基金委青年等項目的支持。

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