近日，北京大学物理学院核物理与核技术全国重点实验室的裴俊琛、许甫荣课题组在《物理评论C》以快报Letter的形式发表编辑推荐论文（Editors’ Suggestion），提出“微扰理论量子蒙特卡罗”（PTQMC）新方法，为突破量子多体系统高阶微扰计算瓶颈提供了全新的理论方法。
多体微扰理论是核物理、凝聚态物理、量子化学等领域描述量子多体关联的重要理论方法。但在强相互作用体系中，现有方法在计算第三阶以上微扰时，因组态空间指数增长而几乎无法实现。裴俊琛、许甫荣团队创新性地将高阶微扰系数重新表述为组态空间中的随机游走方案，通过量子蒙特卡罗抽样高效识别主要贡献构型，避免了显式构造高阶图或算符的巨大计算量。
图：高阶多体微观计算在不同作用强度区的收敛性; 经过Padé级数求和后得到精确解
研究团队以理查德森哈密顿量为起点，成功将PTQMC计算推进至第16阶，严格复现了精确理论结果，即使微扰级数本身强烈发散也能精确得到高阶系数。在此基础上，他们进一步将高阶贡献与Padé级数求和规则相结合，从不收敛的微扰级数中提取出与精确解高度吻合的基态能量，在强关联区间有效避免了低阶结果的虚假收敛现象。
此外，研究首次提出以基于香农熵的“有效组态数”作为微扰波函数复杂度的全局度量，发现其饱和行为比单一的能量收敛判据更可靠，可用于诊断微扰展开的适用边界。该方法仅依赖哈密顿量矩阵元，具有很好的普适性，为将高阶微扰计算推广至现实核物质与有限核系统开辟了新途径。
论文第一二作者为博士生甄昕（2022级），胡荣哲（2021级），共同通讯作者为裴俊琛，许甫荣。甄昕为物理学院首批培优计划博士生。该论文发表在[Stochastic many-body perturbation theory for high-order calculations, X. Zhen , R. Z. Hu , J. C. Pei* and F. R. Xu*, Phys. Rev. C 113, L051302 (2026)]。该研究得到国家自然科学基金以及核物理与核技术全国重点实验室的支持。
论文原文链接：https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/q3vn-8y8s
