Sünergia sügavate närvivõrkude ja variatsioonilise Monte Carlo meetodi vahel väikeste $^4He

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinase Ülikool – UNICAMP 13083-859 Campinas – SP, Brasiilia

Kas see artikkel on huvitav või soovite arutada? Scite või jätke SciRate'i kommentaar.

Abstraktne

Tutvustame närvivõrgupõhist lähenemisviisi lainefunktsioonide modelleerimiseks, mis rahuldavad Bose-Einsteini statistikat. Rakendades seda mudelit väikestele $^4He_N$ klastritele (mille N on vahemikus 2 kuni 14 aatomit), ennustame täpselt põhioleku energiaid, paaritiheduse funktsioone ja kahe keha kontakti parameetreid $C^{(N)}_2$ nõrk ühtsus. Variatsioonilise Monte Carlo meetodi abil saadud tulemused näitavad märkimisväärset ühtekuuluvust varasemate uuringutega, kasutades difusioon Monte Carlo meetodit, mida peetakse selle statistilise ebakindluse piires täpseks. See näitab meie närvivõrgu lähenemisviisi tõhusust paljude kehasüsteemide uurimisel, mida juhib Bose-Einsteini statistika.

Sünergia sügavate närvivõrkude ja variatsioonilise Monte Carlo meetodi vahel väikeste $^4He_N$ klastrite jaoks PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikaalne otsing. Ai.

Esiletõstetud pilt: koomiks, mis illustreerib aatomitevahelist aatomitevahelist potentsiaali, heeliumiklastrite kvantseisundeid esindavat tehisnärvivõrku ja sellest tulenevat dimeeri lainefunktsiooni.

Populaarne kokkuvõte

Kunstlikud närvivõrgud, mis on inspireeritud aju struktuurist, on omavahel ühendatud tehisneuronite keerukad süsteemid. Need arvutusmudelid salvestavad teavet õppealgoritmide kaudu. Meie uurimustöö käsitleb tehisnärvivõrkude rakendamist Bose-Einsteini statistika alusel juhitavate kvantsüsteemide modelleerimiseks. Täpsemalt keskendume väikestele klastritele, mis koosnevad kuni 14 heeliumi aatomist. Õppeprotsess, mis sarnaneb sellega, kuidas meie pakutud närvivõrk kohandub madalaima variatsioonienergia saavutamiseks, kuulub masinõppe valdkonda.

Tähelepanuväärne on, et meie tulemused variatsioonilainefunktsiooni saamisel ühtivad varasemate uuringutega, milles kasutati väljakujunenud meetodeid, mis andsid statistilise ebakindluse piires täpseid tulemusi. Kui see etapp on saavutatud, saab mudel põhjalikult uurida erinevaid kvantnähtusi ja omadusi. See võimalus hõlbustab näiteks klastri aatomite vaheliste kvantkorrelatsioonide uurimist, andes ülevaate sellest, kuidas need korrelatsioonid arenevad klastri suurusega ja nende mõju süsteemi kvantloomusele ja suurusest sõltuvale stabiilsusele. Edu nende süsteemide kirjeldamisel närvivõrkude kaudu rõhutab selle lähenemisviisi tõhusust bosoniliste süsteemide uurimisel, valdkonda, mida need võrgud on seni vähem uurinud.

► BibTeX-i andmed

@artikkel{Freitas2023synergybetweendeep, doi = {10.22331/q-2023-12-18-1209}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-12-18-1209}, pealkiri vahel = {Synergy sügavad närvivõrgud ja variatsiooniline {M}onte {C}arlo meetod väikeste {$^4He_N$} klastrite jaoks}, autor = {Freitas, William ja Vitiello, SA}, ajakiri = {{Quantum}}, issn = {2521 -327X}, väljaandja = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, maht = {7}, lehekülge = {1209}, kuu = detsember, aasta = {2023} }

► Viited

[1] Li Yang, Zhaoqi Leng, Guangyuan Yu, Ankit Patel, Wen-Jun Hu ja Han Pu. Süvaõppega täiustatud variatsiooniline Monte Carlo meetod kvant-mitmekehade füüsika jaoks. Physical Review Research, 2 (1): 012039, 2020-02. 10.1103/physrevresearch.2.012039.
https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.2.012039

[2] David Pfau, James S. Spencer, Alexander GDG Matthews ja WMC Foulkes. Mitmeelektronilise Schrödingeri võrrandi ab initio lahend sügavate närvivõrkudega. Physical Review Research, 2 (3): 033429, 2020-09. 10.1103/physrevresearch.2.033429.
https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.2.033429

[3] Jan Hermann, Zeno Schätzle ja Frank Noé. Elektroonilise Schrödingeri võrrandi süva-närvivõrgu lahendus. Nature Chemistry, 12 (10): 891–897, 2020–09. 10.1038/s41557-020-0544-y.
https:///doi.org/10.1038/s41557-020-0544-y

[4] Jan Kessler, Francesco Calcavecchia ja Thomas D. Kühne. Kunstlikud närvivõrgud kui kvant-Monte Carlo proovilainefunktsioonid. Advanced Theory and Simulations, 4 (4): 2000269, 2021-01. 10.1002/adts.202000269.
https:///doi.org/10.1002/adts.202000269

[5] Gabriel Pescia, Jiequn Han, Alessandro Lovato, Jianfeng Lu ja Giuseppe Carleo. Neuraalvõrgu kvantseisundid perioodiliste süsteemide jaoks pidevas ruumis. Physical Review Research, 4 (2): 023138, 2022-05. 10.1103/physrevresearch.4.023138.
https:///doi.org/10.1103/physrevresearch.4.023138

[6] Mario Krenn, Robert Pollice, Si Yue Guo, Matteo Aldeghi, Alba Cervera-Lierta, Pascal Friederich, Gabriel dos Passos Gomes, Florian Häse, Adrian Jinich, AkshatKumar Nigam, Zhenpeng Yao ja Alán Aspuru-Guzik. Teaduslikust mõistmisest tehisintellektiga. Nature Reviews Physics, 4 (12): 761–769, 2022–10. 10.1038/s42254-022-00518-3.
https://doi.org/10.1038/s42254-022-00518-3

[7] Giuseppe Carleo ja Matthias Troyer. Kvant-mitmekehaprobleemi lahendamine tehisnärvivõrkudega. Science, 355 (6325): 602–606, veebruar 2017. 10.1126/science.aag2302.
https:///doi.org/10.1126/science.aag2302

[8] Michele Ruggeri, Saverio Moroni ja Markus Holzmann. Mitmekehaliste kvantsüsteemide mittelineaarne võrgukirjeldus pidevas ruumis. Physical Review Letters, 120 (120): 205302, mai 2018. 10.1103/physrevlett.120.205302.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.120.205302

[9] Hiroki Saito ja Masaya Kato. Masinõppe tehnika bosonite kvantide mitmekehaliste põhiolekute leidmiseks võrest. Journal of the Physical Society of Japan, 87 (1): 014001, 2018-01. 10.7566/jpsj.87.014001.
https:///doi.org/10.7566/jpsj.87.014001

[10] AJ Yates ja D. Blume. $^4$He$_{N}$ (${N}$=2-10) klastrite struktuuriomadused erinevatele potentsiaalsetele mudelitele füüsilises punktis ja ühikus. Physical Review A, 105 (2): 022824, 2022-02. 10.1103/physreva.105.022824.
https:///doi.org/10.1103/physreva.105.022824

[11] J. Peter Toennies. Heeliumi nanotilgad: moodustumine, füüsikalised omadused ja ülevoolavus. Raamatus Rakendusfüüsika teemad, lk 1–40. Springer International Publishing, 2022. 10.1007/978-3-030-94896-2_1.
https://doi.org/10.1007/978-3-030-94896-2_1

[12] P. Recchia, A. Kievsky, L. Girlanda ja M. Gattobigio. Alamjuhtimine $n$-bosonisüsteemidesse universaalses aknas. Physical Review A, 106 (2): 022812, 2022-08. 10.1103/physreva.106.022812.
https:///doi.org/10.1103/physreva.106.022812

[13] Elena Spreafico, Giorgio Benedek, Oleg Kornilov ja Jan Peter Toennies. Maagilised numbrid bosonis $^4$He klastrites: teo aurustumismehhanism. Molecules, 26 (20): 6244, 2021-10. 10.3390/molekulid26206244.
https:///doi.org/10.3390/molecules26206244

[14] Daniel Odell, Arnoldas Deltuva ja Lucas Platter. van der waalsi interaktsioon tõhusa väljateooria lähtepunktina. Physical Review A, 104 (2): 023306, 2021-08. 10.1103/physreva.104.023306.
https:///doi.org/10.1103/physreva.104.023306

[15] B. Bazak, M. Valiente ja N. Barnea. Universaalsed lühimaakorrelatsioonid bosonilise heeliumi klastrites. Physical Review A, 101 (1): 010501, 2020-01. 10.1103/physreva.101.010501.
https:///doi.org/10.1103/physreva.101.010501

[16] A. Kievsky, A. Polls, B. Juliá-Díaz, NK Timofeyuk ja M. Gattobigio. Vähe bosoneid paljudele bosonitele ühtses aknas: üleminek universaalse ja mitteuniversaalse käitumise vahel. Physical Review A, 102 (6): 063320, 2020-12. 10.1103/physreva.102.063320.
https:///doi.org/10.1103/physreva.102.063320

[17] B. Bazak, J. Kirscher, S. König, M. Pavón Valderrama, N. Barnea ja U. van Kolck. Nelja keha skaala universaalsetes mõne bosoni süsteemides. Physical Review Letters, 122 (14), aprill 2019. 10.1103/physrevlett.122.143001.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.122.143001

[18] A. Kievsky, M. Viviani, R. Álvarez-Rodríguez, M. Gattobigio ja A. Deltuva. Väheste bosonite süsteemide universaalne käitumine potentsiaalseid mudeleid kasutades. Few-Body Systems, 58 (2), 2017-01. 10.1007/s00601-017-1228-z.
https:///doi.org/10.1007/s00601-017-1228-z

[19] J. Carlson, S. Gandolfi, U. van Kolck ja SA Vitiello. Ühtsete bosonite põhiseisundi omadused: klastritest aineni. Phys. Rev. Lett., 119: 223002, nov 2017. 10.1103/PhysRevLett.119.223002. URL https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.119.223002.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.223002

[20] Ronald A. Aziz, Frederick RW McCourt ja Clement CK Wong. He$_2$ põhiseisundi interatomilise potentsiaali uus määramine. Molecular Physics, 61 (6): 1487-1511, 1987-08. 10.1080/00268978700101941.
https:///doi.org/10.1080/00268978700101941

[21] Rafael Guardiola, Oleg Kornilov, Jesús Navarro ja J. Peter Toennies. Väikeste neutraalsete he4 klastrite maagilised numbrid, ergastustasemed ja muud omadused (n$leqslant$50). The Journal of Chemical Physics, 124 (8): 084307, 2006-02. 10.1063/1.2140723.
https:///doi.org/10.1063/1.2140723

[22] WL McMillan. Vedeliku põhiolek $^4$He. Phys. Rev., 138 (2A): A442–A451, aprill 1965. 10.1103/PhysRev.138.A442.
https:///doi.org/10.1103/PhysRev.138.A442

[23] RP Feynman ja Michael Cohen. Ergastuste energiaspekter vedelas heeliumis. Phys. Rev., 102: 1189–1204, juuni 1956. 10.1103/PhysRev.102.1189. URL http:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.102.1189.
https:///doi.org/10.1103/PhysRev.102.1189

[24] KE Schmidt, Michael A. Lee, MH Kalos ja GV Chester. Fermionvedeliku põhioleku struktuur. Phys. Rev. Lett., 47: 807–810, september 1981. 10.1103/PhysRevLett.47.807. URL http:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.47.807.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.47.807

[25] David Pfau James S. Spencer ja FermiNeti kaasautorid. FermiNet, 2020. URL http:///github.com/deepmind/ferminet.
http:///github.com/deepmind/ferminet

[26] Max Wilson, Saverio Moroni, Markus Holzmann, Nicholas Gao, Filip Wudarski, Tejs Vegge ja Arghya Bhowmik. Närvivõrgu ansatz perioodiliste lainefunktsioonide ja homogeense elektrongaasi jaoks. Phys. Rev. B, 107: 235139, juuni 2023. 10.1103/PhysRevB.107.235139. URL https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.107.235139.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.107.235139

[27] DM Ceperley ja MH Kalos. Paljude kehade kvantprobleemid. K. Binder, toimetaja, Monte Carlo Methods in Statistics Physics, 7. köide, Topics in Current Physics, peatükk Quantum Many-Body Problems, lk 145–194. Springer-Verlag, Berliin, teine trükk, 1986. 10.1007/978-3-642-82803-4_4.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-82803-4_4

[28] Filippo Vicentini, Damian Hofmann, Attila Szabó, Dian Wu, Christopher Roth, Clemens Giuliani, Gabriel Pescia, Jannes Nys, Vladimir Vargas-Calderón, Nikita Astrakhantsev ja Giuseppe Carleo. NetKet 3: masinõppe tööriistakast paljude kehade kvantsüsteemide jaoks. SciPosti füüsika koodibaasid, 2022-08. 10.21468/scipostphyscodeb.7.
https:///doi.org/10.21468/scipostphyscodeb.7

[29] James Martens ja Roger B. Grosse. Närvivõrkude optimeerimine kroneckeri teguriga ligikaudse kõverusega. In ICML'15: Proceedings of the 32nd International Conference on International Conference on Machine Learning – Volume 37, 2015. 10.48550/arXiv.1503.05671. URL https:///dl.acm.org/doi/10.5555/3045118.3045374.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1503.05671
https:///dl.acm.org/doi/10.5555/3045118.3045374

[30] William Freitas. BoseNet Helium Clusters, 2023. URL https:///github.com/freitas-esw/bosenet-helium-clusters.
https:///github.com/freitas-esw/bosenet-helium-clusters

[31] Nicholas Gao ja Stephan Günnemann. Proovivõtuvaba järeldus ab-initio potentsiaalse energia pinnavõrkude jaoks. arXiv:2205.14962, 2022. 10.48550/arXiv.2205.14962.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2205.14962
arXiv: 2205.14962

[32] Ingrid von Glehn, James S. Spencer ja David Pfau. Enesetähelepanu ansatz ab-initio kvantkeemia jaoks. axXiv: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 ja K. Szalewicz. Relativistlikud ja kvantelektrodünaamika mõjud heeliumipaari potentsiaalis. Physical Review Letters, 104 (18): 183003, 2010-05. 10.1103/physrevlett.104.183003.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.104.183003

[34] Stefan Zeller ja jt. He$_2$ kvanthalo oleku pildistamine vaba elektronlaseriga. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113 (51): 14651–14655, 2016–12. 10.1073/pnas.1610688113.
https:///doi.org/10.1073/pnas.1610688113

[35] Shina Tan. Tugevalt korrelatsioonis oleva Fermi gaasi energeetika. Ann. Phys., 323 (12): 2952-2970, 2008a. ISSN 0003-4916. http:///dx.doi.org/10.1016/j.aop.2008.03.004. URL http:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003491608000456.
https:///doi.org/10.1016/j.aop.2008.03.004
http:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003491608000456

[36] Shina Tan. Tugevas korrelatsioonis oleva Fermi gaasi suur impulss. Ann. Phys., 323 (12): 2971–2986, 2008b. ISSN 0003-4916. http:///dx.doi.org/10.1016/j.aop.2008.03.005. URL http:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003491608000432.
https:///doi.org/10.1016/j.aop.2008.03.005
http:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003491608000432

[37] Shina Tan. Üldistatud viriaalne teoreem ja rõhuseos tugevas korrelatsioonis oleva Fermi gaasi jaoks. Ann. Phys., 323 (12): 2987–2990, 2008c. ISSN 0003-4916. http:///dx.doi.org/10.1016/j.aop.2008.03.003. URL http:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003491608000420.
https:///doi.org/10.1016/j.aop.2008.03.003
http:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003491608000420

[38] Gerald A. Miller. Suure hajumise pikkuse piirangu mitteuniversaalsed ja universaalsed aspektid. Füüsika Letters B, 777: 442–446, 2018-02. 10.1016/j.physletb.2017.12.063.
https:///doi.org/10.1016/j.physletb.2017.12.063

[39] Félix Werner ja Yvan Castin. Üldised seosed kahe- ja kolmemõõtmeliste kvantgaaside jaoks. II. bosonid ja segud. Physical Review A, 86 (5): 053633, 2012-11. 10.1103/physreva.86.053633.
https:///doi.org/10.1103/physreva.86.053633

[40] Félix Werner ja Yvan Castin. Üldised seosed kahe- ja kolmemõõtmeliste kvantgaaside jaoks: Kahekomponendilised fermioonid. Physical Review A, 86 (1): 013626, 2012-07. 10.1103/physreva.86.013626.
https:///doi.org/10.1103/physreva.86.013626

[41] Jaroslav Lutsõšin. Nõrgalt parameetritega jastrow ansatz tugevas korrelatsioonis oleva Bose süsteemi jaoks. J. Chem. Phys., 146 (12): 124102, märts 2017. 10.1063/1.4978707.
https:///doi.org/10.1063/1.4978707

[42] SA Vitiello ja KE Schmidt. $^4$He lainefunktsioonide optimeerimine vedela ja tahke faasi jaoks. Phys. Rev. B, 46: 5442–5447, september 1992. 10.1103/PhysRevB.46.5442. URL http:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.46.5442.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.46.5442

Viidatud

Ei saanud tuua Ristviide viidatud andmete alusel viimase katse ajal 2023-12-19 03:48:44: 10.22331/q-2023-12-18-1209 viidatud andmeid ei saanud Crossrefist tuua. See on normaalne, kui DOI registreeriti hiljuti. Peal SAO/NASA KUULUTUSED teoste viitamise andmeid ei leitud (viimane katse 2023-12-19 03:48:44).

See raamat on avaldatud Quantum all Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) litsents. Autoriõigus jääb algsetele autoriõiguste valdajatele, näiteks autoritele või nende institutsioonidele.

SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
Allikas: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-12-18-1209/

Ajatempel: Detsember 18, 2023

Ajatempel: Võib 2 2024

Taasavaldanud Platon

Vigade leevendamise mahuline võrdlusanalüüs Qermitiga

Frustratsioonivabade hamiltonlaste põhiseisundite tõhus kontroll

Kvantligikaudse optimeerimise graafiku närvivõrgu initsialiseerimine

Poolseadmest sõltuv pime kvanttomograafia

Maatriksprodukti operaatori sümmeetriatega kaitstud faaside klassifitseerimine maatriksprodukti olekute abil

Mitme omaväärtuse samaaegne hindamine lühikese sügavusega kvantahelaga varases tõrketaluvusega kvantarvutites

Optimeeritud kvantvõrgud

Tekkivad kvantseisundi kujundused ja kaheühtsus kahekordse ühikahela dünaamikas

2D kvaasiosakeste kondensaadi moodustumise keskmine väliuuring tugeva lagunemise korral

Kahekordse ühtsuse hierarhiline üldistus

Kontroll-Agnosia-põhine järelprotsessor kvant-LDPC koodide sõnumi edastamiseks dekodeerimiseks

Meist

Vertikaalne otsing ja Ai

Platvorm

Püsi ühenduses

konto