Численная модель Изинга: алгоритм Свенсена-Ванга, теория перколяции?

Когда вы смотрите на оригинальную статью Свендсена и Ванга в 1987 году: «Неуниверсальная критическая динамика в симуляциях Монте-Карло», несколько упоминается, что предлагаемый алгоритм использует теорию перколяции, и время автокорреляции значительно сокращается:

В этой статье мы представляем необычный тип динамики, который нарушает динамическую универсальность и значительно сокращает время релаксации при компьютерном моделировании больших систем. Большие кластеры изменяются за один ход, так что процесс не является локальным в обычном смысле, позволяя z быть меньше нижней границы...

Доказав необходимое условие детального баланса , они распространили несколько слов о происхождении такого поведения,

Перколяционные кластеры ведут себя как капли Фишера и содержат много информации».

но только из публикации я не могу понять, почему это работает. Я следовал некоторым источникам, но явно не тому.

Мой вопрос: может ли кто-нибудь описать, как теория перколяции вступает в игру? То, что алгоритм работает за счет детального условия баланса, неудивительно, а вот то, что его время автокорреляции уменьшено вот так, мне кажется любопытным.

следующим вопросом будет: каковы основные различия между алгоритмом Вольфа и алгоритмом Свендсена-Ванга? Насколько я вижу, Вольф использует хороший выбор вероятности, чтобы не было отклонений, это правда?

Если вы хотите понять связь между алгоритмом Свендсена-Ванга и перколяцией, соответствующими ключевыми словами являются представление случайных кластеров Фортюина-Кастелина и связь Эдвардса-Сокала . Существует несколько математических анализов релаксационных свойств этой динамики. См., например, докторскую диссертацию Марио Ульриха и ссылки в ней; последний можно найти на его домашней странице .
Быстрый комментарий к вашему самому последнему вопросу: это правда, что алгоритм Вольфа не требует дополнительного шага для принятия/отклонения переворота кластера. Способ построения кластеров уже совершенен, так что никогда не нужно отказываться от флипа. Это полностью отличается от знаменитого алгоритма Метрополиса, где предложить, что перевернуть, относительно просто, но вам нужен дополнительный шаг принятия/отклонения, чтобы получить общие правильные вероятности перехода.

Ответы (1)

Для фазового перехода порядок-беспорядок ферромагнитного типа корреляционная длина ξ расходятся к бесконечности при приближении температуры к критической точке. Физически происходит то, что существуют фрактальные кластеры одного и того же спина размером порядка ξ которые растут до бесконечности по мере приближения температуры к критической точке.

Алгоритм SW основан на этом факте, чтобы использовать переворачивание перколяционных кластеров на каждом шаге для перехода в очень отличное состояние, но это состояние все еще, вероятно, представляет собой фрактал спинов с одинаковым масштабом длины перколяции. Следовательно, это может значительно сократить время автокорреляции. Метод четко описан как:

Начиная с произвольной конфигурации состояний Поттса, создайте связи с вероятностью п "=" 1 опыт ( К ) между соседними состояниями с одинаковым спином.

Очевидно, что это проблема просачивания связи с вероятностью п в сети того же спина.

Алгоритм Вольфа можно как-то рассматривать как обобщение алгоритма Свендсена-Ванга. Алгоритм Вольфа работает в общем случае О ( н ) модель путем определения операторов переворота спина для случая н > 1 с непрерывным спиновым состоянием, таким как модель XY и модель Гейзенберга. Напротив, алгоритм Свендсена-Ванга может работать только в случае с дискретными спиновыми состояниями, т.е. в модели Поттса. Обратите внимание, что статья Вольфа не описывает, как это работает в случае отсутствия противоположного спина (например, модель Поттса). Поэтому они работают в разных случаях, кроме модели Изинга ( н "=" 1 ), но идея точно такая же, как использование перколяционных кластеров вблизи фазового перехода для ускорения выборки.