Relieving the fermionic and the dynamical sign problem: Multilevel Blocking Monte Carlo simulations

This article gives an introduction to the multilevel blocking (MLB) approach to both the fermion and the dynamical sign problem in path-integral Monte Carlo simulations. MLB is able to substantially relieve the sign problem in many situations. Besides an exposition of the method, its accuracy and several potential pitfalls are discussed, providing guidelines for the proper choice of certain MLB parameters. Simulation results are shown for strongly interacting electrons in a 2D parabolic quantum dot, the real-time dynamics of several simple model systems, and the dissipative two-state dynamics (spin-boson problem).Comment: Review, 20 pages REVTeX, incl. 7 figure

Path-integral Monte Carlo Simulations without the Sign Problem: Multilevel Blocking Approach for Effective Actions

The multilevel blocking algorithm recently proposed as a possible solution to the sign problem in path-integral Monte Carlo simulations has been extended to systems with long-ranged interactions along the Trotter direction. As an application, new results for the real-time quantum dynamics of the spin-boson model are presented.Comment: 7 pages, 1 figure (eps) to be published in Physical Review

Multilevel blocking Monte Carlo simulations for quantum dots

This article provides an introduction to the ideas behind the multilevel blocking (MLB) approach to the fermion sign problem in path-integral Monte Carlo simulations, and also gives a detailed discussion of MLB results for quantum dots. MLB can turn the exponential severity of the sign problem into an algebraic one, thereby enabling numerically exact studies of otherwise inaccessible systems. Low-temperature simulation results for up to eight strongly correlated electrons in a parabolic 2D quantum dot are presented.Comment: 10 Pages, includes 4 figures and mprocl.st

Distribution of artifactual gas on post-mortem multidetector computed tomography (MDCT)

L'imagerie est de plus en plus utilisée en médecine forensique. Actuellement, les connaissances nécessaires pour interpréter les images post mortem sont faibles et surtout celles concernant les artéfacts post mortem. Le moyen radiologique le plus utilisé en médecine légale est la tomodensitométrie multi-coupes (TDMC). Un de ses avantages est la détection de gaz dans le corps. Cette technique est utile au diagnostic d'embolie gazeuse mais sa très grande sensibilité rend visible du gaz présent même en petite quantité. Les premières expériences montrent que presque tous les corps scannés présentent du gaz surtout dans le système vasculaire. Pour cette raison, le médecin légiste est confronté à un nouveau problème : la distinction entre du gaz d'origine post-mortem et une embolie gazeuse vraie. Pour parvenir à cette distinction, il est essentiel d'étudier la distribution de ces gaz en post mortem. Aucune étude systématique n'a encore été réalisée à ce jour sur ce sujet.¦Nous avons étudié l'incidence et la distribution des gaz présents en post mortem dans les vaisseaux, dans les os, dans les tissus sous-cutanés, dans l'espace sous-dural ainsi que dans les cavités crânienne, thoracique et abdominale (82 sites au total) de manière à identifier les facteurs qui pourraient distinguer le gaz post-mortem artéfactuel d'une embolie gazeuse¦Les données TDMC de 119 cadavres ont été étudiées rétrospectivement. Les critères d'inclusion des sujets sont l'absence de lésion corporelle permettant la contamination avec l'air extérieur, et, la documentation du délai entre le moment du décès et celui du CT-scan (p.ex. rapport de police, protocole de réanimation ou témoin). La présence de gaz a été évaluée semi-quantitativement par deux radiologues et codifiée. La codification est la suivante : grade 0 = pas de gaz, grade 1 = une à quelques bulles d'air, grade 2 = structure partiellement remplie d'air, grade 3 = structure complètement remplie d'air.¦Soixante-quatre des 119 cadavres présentent du gaz (62,2%), et 56 (75,7%) ont montré du gaz dans le coeur. Du gaz a été détecté le plus fréquemment dans le parenchyme hépatique (40%); le coeur droit (ventricule 38%, atrium 35%), la veine cave inférieure (infra-rénale 30%, supra-rénale 26%), les veines sus-hépatiques (gauche 26%, moyenne 29%, droite 22 %), et les espaces du porte (29%). Nous avons constaté qu'une grande quantité de gaz liée à la putréfaction présente dans le coeur droit (grade 3) est associée à des collections de gaz dans le parenchyme hépatique (sensibilité = 100%, spécificité = 89,7%). Pour décrire nos résultats, nous avons construit une séquence d'animation qui illustre le processus de putréfaction et l'apparition des gaz à la TDMC post-mortem.¦Cette étude est la première à montrer que l'apparition post-mortem des gaz suit un modèle de distribution spécifique. L'association entre la présence de gaz intracardiaque et dans le parenchyme hépatique pourrait permettre de distinguer du gaz artéfactuel d'origine post-mortem d'une embolie gazeuse vraie. Cette étude fournit une clé pour le diagnostic de la mort due à une embolie gazeuse cardiaque sur la base d'une TDMC post-mortem.¦Abstract¦Purpose: We investigated the incidence and distribution of post-mortem gas detected with multidetector computed tomography (MDCT) to identify factors that could distinguish artifactual gas from cardiac air embolism.¦Material and Methods: MDCT data of 119 cadavers were retrospectively examined. Gas was semiquantitatively assessed in selected blood vessels, organs and body spaces (82 total sites).¦Results: Seventy-four of the 119 cadavers displayed gas (62.2%; CI 95% 52.8 to 70.9), and 56 (75.7%) displayed gas in the heart. Most gas was detected in the hepatic parenchyma (40%); right heart (38% ventricle, 35% atrium), inferior vena cava (30% infrarenally, 26% suprarenally), hepatic veins (26% left, 29% middle, 22% right), and portal spaces (29%). Male cadavers displayed gas more frequently than female cadavers. Gas was detected 5-84 h after death; therefore, the post-mortem interval could not reliably predict gas distribution (rho=0.719, p<0.0001). We found that a large amount of putrefaction-generated gas in the right heart was associated with aggregated gas bubbles in the hepatic parenchyma (sensitivity = 100%, specificity = 89.7%). In contrast, gas in the left heart (sensitivity = 41.7%, specificity = 100%) or in peri-umbilical subcutaneous tissues (sensitivity = 50%, specificity = 96.3%) could not predict gas due to putrefaction.¦Conclusion: This study is the first to show that the appearance of post-mortem gas follows a specific distribution pattern. An association between intracardiac gas and hepatic parenchymal gas could distinguish between post- mortem-generated gas and vital air embolism. We propose that this finding provides a key for diagnosing death due to cardiac air embolism

Coulomb drag shot noise in coupled Luttinger liquids

Coulomb drag shot noise has been studied theoretically for 1D interacting electron systems, which are realized e.g. in single-wall nanotubes. We show that under adiabatic coupling to external leads, the Coulomb drag shot noise of two coupled or crossed nanotubes contains surprising effects, in particular a complete locking of the shot noise in the tubes. In contrast to Coulomb drag of the average current, the noise locking is based on a symmetry of the underlying Hamiltonian and is not limited to asymptotically small energy scales.Comment: 4 pages Revtex, accepted for publication in PR

Confinement-induced resonances for a two-component ultracold atom gas in arbitrary quasi-one-dimensional traps

We solve the two-particle s-wave scattering problem for ultracold atom gases confined in arbitrary quasi-one-dimensional trapping potentials, allowing for two different atom species. As a consequence, the center-of-mass and relative degrees of freedom do not factorize. We derive bound-state solutions and obtain the general scattering solution, which exhibits several resonances in the 1D scattering length induced by the confinement. We apply our formalism to two experimentally relevant cases: (i) interspecies scattering in a two-species mixture, and (ii) the two-body problem for a single species in a non-parabolic trap.Comment: 22 pages, 3 figure

Applying voltage sources to a Luttinger liquid with arbitrary transmission

The Landauer approach to transport in mesoscopic conductors has been generalized to allow for strong electronic correlations in a single-channel quantum wire. We describe in detail how to account for external voltage sources in adiabatic contact with a quantum wire containing a backscatterer of arbitrary strength. Assuming that the quantum wire is in the Luttinger liquid state, voltage sources lead to radiative boundary conditions applied to the displacement field employed in the bosonization scheme. We present the exact solution of the transport problem for arbitrary backscattering strength at the special Coulomb interaction parameter g=1/2.Comment: 9 pages REVTeX, incl 2 fig