التآزر بين الشبكات العصبية العميقة وطريقة مونت كارلو المتغيرة للمجموعات الصغيرة $^4He_N$

التآزر بين الشبكات العصبية العميقة وطريقة مونت كارلو المتغيرة للمجموعات الصغيرة $^4He_N$

ويليام فريتاس و S. A. فيتيلو

معهد الفيزياء جليب واتاغين، جامعة كامبيناس – UNICAMP 13083-859 كامبيناس – SP، البرازيل

تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.

ملخص

نحن نقدم نهجًا قائمًا على الشبكة العصبية لنمذجة الوظائف الموجية التي تلبي إحصائيات Bose-Einstein. من خلال تطبيق هذا النموذج على مجموعات $^4He_N$ الصغيرة (حيث يتراوح N من 2 إلى 14 ذرة)، فإننا نتوقع بدقة طاقات الحالة الأرضية، ووظائف الكثافة الزوجية، ومعلمات الاتصال ثنائية الجسم $C^{(N)}_2$ المرتبطة بـ الوحدة الضعيفة تظهر النتائج التي تم الحصول عليها عبر طريقة مونت كارلو المتغيرة اتفاقًا ملحوظًا مع الدراسات السابقة باستخدام طريقة الانتشار مونت كارلو، والتي تعتبر دقيقة في حدود عدم اليقين الإحصائي. يشير هذا إلى فعالية نهج الشبكة العصبية لدينا في فحص أنظمة الجسم المتعددة التي تحكمها إحصائيات Bose-Einstein.

الشبكات العصبية الاصطناعية، المستوحاة من بنية الدماغ، هي أنظمة معقدة من الخلايا العصبية الاصطناعية المترابطة. تقوم هذه النماذج الحسابية بتخزين المعلومات من خلال خوارزميات التعلم. يتعمق بحثنا في تطبيق الشبكات العصبية الاصطناعية لنمذجة الأنظمة الكمومية التي تحكمها إحصائيات Bose-Einstein. على وجه التحديد، نحن نركز على مجموعات صغيرة تتكون من ما يصل إلى 14 ذرة هيليوم. إن عملية التعلم، المشابهة لكيفية تكيف شبكتنا العصبية المقترحة مع نفسها لتحقيق أقل طاقة تباينية، تقع ضمن مجال التعلم الآلي.

ومن اللافت للنظر أن نتائجنا في الحصول على دالة موجية متباينة تتوافق مع الدراسات السابقة التي استخدمت طرقًا ثابتة تسفر عن نتائج دقيقة في ظل عدم اليقين الإحصائي. بمجرد تحقيق هذه المرحلة، يمكن للنموذج أن يستكشف بشكل شامل مختلف الظواهر والخصائص الكمومية. هذه القدرة، على سبيل المثال، تسهل دراسة الارتباطات الكمومية بين الذرات داخل الكتلة، مما يوفر نظرة ثاقبة حول كيفية تطور هذه الارتباطات مع حجم الكتلة وآثارها على الطبيعة الكمومية واستقرار النظام المعتمد على الحجم. ويؤكد النجاح في وصف هذه الأنظمة من خلال الشبكات العصبية فعالية هذا النهج في استكشاف الأنظمة البوسونية، وهو مجال لم تستكشفه هذه الشبكات إلا بشكل أقل حتى الآن.

► بيانات BibTeX

ferences المراجع

[1] لي يانغ، تشاوكي لينغ، غوانغيوان يو، أنكيت باتل، وين جون هو، وهان بو. طريقة مونت كارلو المتنوعة المعززة للتعلم العميق لفيزياء الجسم الكمي. أبحاث المراجعة الفيزيائية، 2 (1): 012039، 2020-02. 10.1103/physrevresearch.2.012039.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.012039

[2] ديفيد بفاو، جيمس س. سبنسر، ألكسندر جي دي جي ماثيوز، ودبليو إم سي فولكس. الحل الأولي لمعادلة شرودنجر متعددة الإلكترونات مع الشبكات العصبية العميقة. أبحاث المراجعة الفيزيائية، 2 (3): 033429، 2020-09. 10.1103/physrevresearch.2.033429.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.033429

[3] جان هيرمان، زينو شاتزله، وفرانك نوي. حل الشبكة العصبية العميقة لمعادلة شرودنجر الإلكترونية. كيمياء الطبيعة، 12 (10): 891-897، 2020-09. 10.1038/​s41557-020-0544-y.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / s41557-020-0544 ذ

[4] جان كيسلر، وفرانشيسكو كالكافيكيا، وتوماس د. كوهني. الشبكات العصبية الاصطناعية كوظائف موجية تجريبية لمونت كارلو الكمومية. النظرية والمحاكاة المتقدمة، 4 (4): 2000269، 2021-01. 10.1002/adts.202000269.
https://​/doi.org/10.1002/adts.202000269

[5] غابرييل بيشيا، وجيكون هان، وأليساندرو لوفاتو، وجيانفينج لو، وجوزيبي كارليو. الحالات الكمومية للشبكة العصبية للأنظمة الدورية في الفضاء المستمر. أبحاث المراجعة الفيزيائية، 4 (2): 023138، 2022-05. 10.1103/physrevresearch.4.023138.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.4.023138

[6] ماريو كرين، روبرت بوليس، سي يو جو، ماتيو الديغي، ألبا سيرفيرا لييرتا، باسكال فريدريش، غابرييل دوس باسوس جوميز، فلوريان هيس، أدريان جينيتش، أكشات كومار نيجام، زينبينج ياو، وألان أسبورو جوزيك. على الفهم العلمي مع الذكاء الاصطناعي. مراجعات الطبيعة فيزياء، 4 (12): 761-769، 2022-10. 10.1038/s42254-022-00518-3.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42254-022-00518-3

[7] جوزيبي كارليو وماتياس تروير. حل مشكلة تعدد الأجسام الكمومية باستخدام الشبكات العصبية الاصطناعية. العلوم، 355 (6325): 602-606، فبراير 2017. 10.1126/science.aag2302.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aag2302

[8] ميشيل روجيري، سافيريو موروني، وماركوس هولزمان. وصف الشبكة غير الخطية للأنظمة الكمومية متعددة الأجسام في الفضاء المستمر. رسائل المراجعة البدنية، 120 (120): 205302، مايو 2018. 10.1103/​physrevlett.120.205302.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.120.205302

[9] هيروكي سايتو وماسايا كاتو. تقنية التعلم الآلي للعثور على الحالات الأرضية الكمومية للأجسام المتعددة للبوزونات على الشبكة. مجلة الجمعية الفيزيائية اليابانية، 87 (1): 014001، 2018-01. 10.7566/jpsj.87.014001.
https: / / doi.org/ 10.7566 / jpsj.87.014001

[10] إيه جي ييتس ود. بلوم. الخصائص الهيكلية لمجموعات $^4$He$_{N}$ (${N}$=2-10) لنماذج محتملة مختلفة عند النقطة المادية وعند الوحدة. المراجعة البدنية أ، 105 (2): 022824، 2022-02. 10.1103/فيزيريفا.105.022824.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.105.022824

[11] جيه بيتر تونيس. قطرات الهيليوم النانوية: التكوين والخصائص الفيزيائية والسيولة الفائقة. في موضوعات في الفيزياء التطبيقية، الصفحات 1-40. سبرينغر الدولية للنشر، 2022. 10.1007/978-3-030-94896-2_1.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-030-94896-2_1

[12] P. Recchia، A. كييفسكي، L. Girlanda، وM. Gattobigio. المساهمات الفرعية في أنظمة $n$-boson داخل النافذة العالمية. المراجعة البدنية أ، 106 (2): 022812، 2022-08. 10.1103/فيزيريفا.106.022812.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.106.022812

[13] إيلينا سبريفيكو، وجورجيو بينيديك، وأوليج كورنيلوف، وجان بيتر تونيس. الأرقام السحرية في البوزون $^4$إنه عناقيد: آلية تبخر البريمة. الجزيئات، 26 (20): 6244، 2021-10. 10.3390/​جزيئات26206244.
https://​/doi.org/10.3390/​molecules26206244

[14] دانيال أوديل وأرنولداس ديلتوفا ولوكاس بلاتر. تفاعل فان دير فالس كنقطة انطلاق لنظرية مجال فعالة. المراجعة البدنية أ، 104 (2): 023306، 2021-08. 10.1103/فيزيريفا.104.023306.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.104.023306

[15] ب. بازاك، م. فالينتي، ون. بارنيا. الارتباطات العالمية قصيرة المدى في مجموعات الهيليوم البوسونية. المراجعة البدنية أ، 101 (1): 010501، 2020-01. 10.1103/فيزيريفا.101.010501.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.101.010501

[16] A. كييفسكي، A. Polls، B. Juliá-Díaz، N. K. Timofeyuk، و M. Gattobigio. عدد قليل من البوزونات إلى العديد من البوزونات داخل النافذة الوحدوية: الانتقال بين السلوك العالمي وغير العالمي. المراجعة البدنية أ، 102 (6): 063320، 2020-12. 10.1103/فيزيريفا.102.063320.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.102.063320

[17] B. Bazak، J. Kirscher، S. König، M. Pavón Valderrama، N. Barnea، and U. van Kolck. مقياس أربعة أجسام في أنظمة بوزون قليلة عالمية. رسائل المراجعة البدنية، 122 (14)، أبريل 2019. 10.1103/​physrevlett.122.143001.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.122.143001

[18] A.Kivesky، M. Viviani، R. Álvarez-Rodríguez، M. Gattobigio، و A. Deltuva. السلوك العالمي لأنظمة البوزون القليلة باستخدام النماذج المحتملة. أنظمة الجسم القليلة, 58 (2)، 2017-01. 10.1007/​s00601-017-1228-z.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1007 / s00601-017-1228 زي

[19] J. كارلسون، S. غاندولفي، يو. فان كولك، وS. A. فيتيللو. خصائص الحالة الأرضية للبوزونات الوحدوية: من العناقيد إلى المادة. فيز. القس ليت، 119: 223002، نوفمبر 2017. 10.1103/​PhysRevLett.119.223002. عنوان URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.119.223002.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.223002

[20] رونالد أ. عزيز، وفريدريك آر دبليو ماكورت، وكليمنت سي.ك. وونغ. تحديد جديد للحالة الأرضية المحتملة بين الذرية لـ He$_2$. الفيزياء الجزيئية، 61 (6): 1487-1511، 1987-08. 10.1080/00268978700101941.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1080 / 00268978700101941

[21] رافائيل جوارديولا وأوليج كورنيلوف وخيسوس نافارو وجي بيتر تونيس. الأرقام السحرية ومستويات الإثارة وخصائص أخرى لمجموعات he4 المحايدة الصغيرة (n$leqslant$50). مجلة الفيزياء الكيميائية، 124 (8): 084307، 2006-02. 10.1063/1.2140723.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2140723

[22] دبليو إل ماكميلان. الحالة الأرضية للسائل $^4$He. فيز. القس، 138 (2أ): A442 – A451، أبريل 1965. 10.1103/​PhysRev.138.A442.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.138.A442

[23] آر بي فاينمان ومايكل كوهين. طيف الطاقة للإثارة في الهيليوم السائل. فيز. القس، 102: 1189-1204، يونيو 1956. 10.1103/​PhysRev.102.1189. عنوان URL http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.102.1189.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.102.1189

[24] كيه إي شميدت، مايكل إيه لي، إم إتش كالوس، وجي في تشيستر. هيكل الحالة الأرضية لسائل الفرميون. فيز. القس ليت، 47: 807-810، سبتمبر 1981. 10.1103/​PhysRevLett.47.807. عنوان URL http://​/link.aps.org/doi/10.1103/​PhysRevLett.47.807.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.47.807

[25] ديفيد بفاو جيمس س. سبنسر والمساهمون في FermiNet. فيرمي نت، 2020. URL http://​/github.com/​deepmind/​ferminet.
http://​/github.com/deepmind/ferminet

[26] ماكس ويلسون، سافيريو موروني، ماركوس هولزمان، نيكولاس جاو، فيليب وودارسكي، تيجس فيج، وأرغيا بوميك. أنساتز الشبكة العصبية للوظائف الموجية الدورية وغاز الإلكترون المتجانس. فيز. القس ب، 107: 235139، يونيو 2023. 10.1103/​PhysRevB.107.235139. عنوان URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.107.235139.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.107.235139

[27] دي إم سيبيرلي وإم إتش كالوس. مشاكل الكم المتعددة في الجسم. في K. Binder، محرر، طرق مونت كارلو في الفيزياء الإحصائية، المجلد 7 من موضوعات في الفيزياء الحالية، فصل مشاكل الجسم المتعددة الكم، الصفحات 145-194. سبرينغر-فيرلاغ، برلين، الطبعة الثانية، 1986. 10.1007/978-3-642-82803-4_4.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-82803-4_4

[28] فيليبو فيسينتيني، داميان هوفمان، أتيلا زابو، ديان وو، كريستوفر روث، كليمنس جولياني، غابرييل بيشيا، جانيس نيس، فلاديمير فارغاس كالديرون، نيكيتا أستراخانتسيف، وجوزيبي كارليو. NetKet 3: صندوق أدوات التعلم الآلي للأنظمة الكمومية متعددة الأجسام. قواعد كود الفيزياء SciPost، 2022-08. 10.21468/​scipostphysicodeb.7.
https://​/doi.org/10.21468/​scipostphyscodeb.7

[29] جيمس مارتنز وروجر ب. جروس. تحسين الشبكات العصبية مع انحناء تقريبي بمعامل كرونيكر. في ICML'15: وقائع المؤتمر الدولي الثاني والثلاثين للمؤتمر الدولي للتعلم الآلي - المجلد 32، 37. 2015/arXiv.10.48550. عنوان URL https://​/​dl.acm.org/​doi/​1503.05671/​10.5555.
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.1503.05671
https: / / dl.acm.org/ doi / 10.5555 / 3045118.3045374

[30] ويليام فريتاس. مجموعات BoseNet Helium، 2023. URL https://​/github.com/​freitas-esw/​bosenet-helium-clusters.
https://​/github.com/​freitas-esw/​bosenet-helium-clusters

[31] نيكولاس جاو وستيفان جونيمان. الاستدلال الخالي من العينات لشبكات سطح الطاقة المحتملة من البداية. أرخايف:2205.14962, 2022/arXiv.10.48550.
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.2205.14962
أرخايف: 2205.14962

[32] إنجريد فون جلين، وجيمس س. سبنسر، وديفيد بفاو. Ansatz الاهتمام الذاتي لكيمياء الكم من البداية. axiv:2211.13672, 2023. 10.48550/arXiv.2211.13672.
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.2211.13672

[33] M. Przybytek، W. Cencek، J. Komasa، G. Łach، B. Jeziorski، and K. Szalewicz. تأثيرات الديناميكا الكهربائية النسبية والكمية في إمكانات زوج الهيليوم. رسائل المراجعة البدنية، 104 (18): 183003، 2010-05. 10.1103/​physrevlett.104.183003.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.104.183003

[34] ستيفان زيلر وآخرون. تصوير حالة الهالة الكمومية He$_2$ باستخدام ليزر إلكترون حر. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، 113 (51): 14651-14655، 2016-12. 10.1073/بناس.1610688113.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1610688113

[35] شينا تان. طاقات غاز فيرمي المرتبط بقوة. آن. فيز، 323 (12): 2952 – 2970، 2008أ. ISSN 0003-4916. http://​/​dx.doi.org/​10.1016/​j.aop.2008.03.004. عنوان URL http://​/​www.sciencedirect.com/​science/​article/​pii/​S0003491608000456.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1016 / j.aop.2008.03.004
HTTP: / / www.sciencedirect.com/ العلم / من المادة / PII / S0003491608000456

[36] شينا تان. جزء كبير من الزخم لغاز فيرمي مرتبط بقوة. آن. فيز، 323 (12): 2971 – 2986، 2008ب. ISSN 0003-4916. http://​/​dx.doi.org/​10.1016/​j.aop.2008.03.005. عنوان URL http://​/​www.sciencedirect.com/​science/​article/​pii/​S0003491608000432.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1016 / j.aop.2008.03.005
HTTP: / / www.sciencedirect.com/ العلم / من المادة / PII / S0003491608000432

[37] شينا تان. النظرية الفيروسية المعممة وعلاقة الضغط لغاز فيرمي المترابط بقوة. آن. فيز، 323 (12): 2987 – 2990، 2008ج. ISSN 0003-4916. http://​/​dx.doi.org/​10.1016/​j.aop.2008.03.003. عنوان URL http://​/​www.sciencedirect.com/​science/​article/​pii/​S0003491608000420.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1016 / j.aop.2008.03.003
HTTP: / / www.sciencedirect.com/ العلم / من المادة / PII / S0003491608000420

[38] جيرالد أ. ميلر. الجوانب غير العالمية والعالمية لحد طول التشتت الكبير. رسائل الفيزياء ب، 777: 442-446، 2018-02. 10.1016/j.physletb.2017.12.063.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1016 / j.physletb.2017.12.063

[39] فيليكس فيرنر وإيفان كاستين. العلاقات العامة للغازات الكمومية في البعدين والثلاثة أبعاد. ثانيا. البوزونات والمخاليط. المراجعة البدنية أ، 86 (5): 053633، 2012-11. 10.1103/فيزيريفا.86.053633.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.86.053633

[40] فيليكس فيرنر وإيفان كاستين. العلاقات العامة للغازات الكمومية في البعدين والثلاثة أبعاد: الفرميونات ثنائية العنصر. المراجعة البدنية أ، 86 (1): 013626، 2012-07. 10.1103/فيزيريفا.86.013626.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.86.013626

[41] ياروسلاف لوتسيشين. jastrow ansatz ذو معلمات ضعيفة لنظام Bose المترابط بقوة. جيه كيم. فيز، 146 (12): 124102، مارس 2017. 10.1063/1.4978707.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4978707

[42] S. A. Vitiello وK. E. شميدت. تحسين الدوال الموجية $^4$He للمراحل السائلة والصلبة. فيز. القس ب، 46: 5442-5447، سبتمبر 1992. 10.1103/​PhysRevB.46.5442. عنوان URL http://​/​link.aps.org/​doi/​10.1103/​PhysRevB.46.5442.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.46.5442

دليلنا يستخدم من قبل

لا يمكن أن تجلب استشهد تبادل البيانات أثناء آخر محاولة 2023-12-19 03:48:44: تعذر إحضار بيانات مستشهد بها من أجل 10.22331 / q-2023-12-18-1209 من Crossref. هذا أمر طبيعي إذا تم تسجيل DOI مؤخرًا. على إعلانات ساو / ناسا لم يتم العثور على بيانات حول الاستشهاد بالأعمال (المحاولة الأخيرة 2023-12-19 03:48:44).

الطابع الزمني:

اكثر من مجلة الكم