Sinergi Antara Jaringan Neural Dalam dan Metode Variasi Monte Carlo Untuk Cluster $^4He

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Instituto de Física Gleb Wataghin, Universitas Campinas – UNICAMP 13083-859 Campinas – SP, Brasil

Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.

Abstrak

Kami memperkenalkan pendekatan berbasis jaringan saraf untuk memodelkan fungsi gelombang yang memenuhi statistik Bose-Einstein. Menerapkan model ini pada cluster kecil $^4He_N$ (dengan N berkisar antara 2 hingga 14 atom), kami secara akurat memprediksi energi keadaan dasar, fungsi kepadatan pasangan, dan parameter kontak dua benda $C^{(N)}_2$ terkait dengan kesatuan yang lemah. Hasil yang diperoleh melalui metode variasional Monte Carlo menunjukkan kesesuaian yang luar biasa dengan penelitian sebelumnya yang menggunakan metode difusi Monte Carlo, yang dianggap tepat dalam ketidakpastian statistiknya. Hal ini menunjukkan efektivitas pendekatan jaringan saraf kami untuk menyelidiki sistem banyak benda yang diatur oleh statistik Bose-Einstein.

Sinergi antara jaringan saraf dalam dan metode variasional Monte Carlo untuk cluster kecil $^4He_N$ PlatoBlockchain Data Intelligence. Pencarian Vertikal. Ai.

Gambar unggulan: Kartun yang mengilustrasikan potensi interatomik antar atom, jaringan saraf tiruan yang mewakili keadaan kuantum gugus helium dan fungsi gelombang dimer yang dihasilkan.

Ringkasan populer

Jaringan saraf tiruan, terinspirasi oleh struktur otak, adalah sistem rumit dari neuron buatan yang saling berhubungan. Model komputasi ini menyimpan informasi melalui algoritma pembelajaran. Penelitian kami menyelidiki penerapan jaringan saraf tiruan untuk pemodelan sistem kuantum yang diatur oleh statistik Bose-Einstein. Secara khusus, kami fokus pada kelompok kecil yang terdiri dari hingga 14 atom helium. Proses pembelajaran, mirip dengan bagaimana jaringan saraf yang kami usulkan beradaptasi untuk mencapai energi variasi terendah, termasuk dalam domain pembelajaran mesin.

Hebatnya, hasil kami dalam memperoleh fungsi gelombang variasional sejalan dengan penelitian sebelumnya yang menggunakan metode yang sudah ada dan menghasilkan hasil yang tepat dalam ketidakpastian statistik. Setelah tahap ini tercapai, model dapat mengeksplorasi berbagai fenomena dan properti kuantum secara komprehensif. Kemampuan ini, misalnya, memfasilitasi penyelidikan korelasi kuantum antar atom dalam cluster, memberikan wawasan tentang bagaimana korelasi ini berkembang seiring dengan ukuran cluster dan implikasinya terhadap sifat kuantum dan stabilitas sistem yang bergantung pada ukuran. Keberhasilan dalam mendeskripsikan sistem ini melalui jaringan saraf menggarisbawahi keefektifan pendekatan ini dalam mengeksplorasi sistem bosonik, sebuah area yang sampai saat ini kurang dieksplorasi oleh jaringan ini.

► data BibTeX

@article{Freitas2023synergybetweendeep, doi = {10.22331/q-2023-12-18-1209}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-12-18-1209}, title = {Sinergi antar jaringan saraf dalam dan metode variasi {M}onte {C}arlo untuk cluster kecil {$^4He_N$}}, author = {Freitas, William dan Vitiello, SA}, journal = {{Quantum}}, issn = {2521 -327X}, penerbit = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {7}, halaman = {1209}, bulan = Desember, tahun = {2023} }

► Referensi

[1] Li Yang, Zhaoqi Leng, Guangyuan Yu, Ankit Patel, Wen-Jun Hu, dan Han Pu. Metode Monte Carlo variasi pembelajaran mendalam yang ditingkatkan untuk fisika banyak benda kuantum. Penelitian Tinjauan Fisik, 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 G.D.G. Matthews, dan W.M.C. Foulkes. Solusi ab initio dari persamaan schrödinger banyak elektron dengan jaringan saraf dalam. Penelitian Tinjauan Fisik, 2 (3): 033429, 2020-09. 10.1103/physrevresearch.2.033429.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevresearch.2.033429

[3] Jan Hermann, Zeno Schätzle, dan Frank Noé. Solusi jaringan saraf dalam dari persamaan schrödinger elektronik. Kimia Alam, 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, dan Thomas D. Kühne. Jaringan saraf tiruan sebagai fungsi gelombang percobaan untuk kuantum Monte Carlo. Teori dan Simulasi Lanjutan, 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, dan Giuseppe Carleo. Keadaan kuantum jaringan saraf untuk sistem periodik dalam ruang berkelanjutan. Penelitian Tinjauan Fisik, 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, dan Alán Aspuru-Guzik. Tentang pemahaman ilmiah dengan kecerdasan buatan. Tinjauan Alam Fisika, 4 (12): 761–769, 2022-10. 10.1038/s42254-022-00518-3.
https://doi.org/10.1038/s42254-022-00518-3

[7] Giuseppe Carleo dan Matthias Troyer. Memecahkan masalah banyak benda kuantum dengan jaringan saraf tiruan. Sains, 355 (6325): 602–606, Februari 2017. 10.1126/science.aag2302.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aag2302

[8] Michele Ruggeri, Saverio Moroni, dan Markus Holzmann. Deskripsi jaringan nonlinier untuk sistem kuantum banyak benda di ruang kontinu. Surat Tinjauan Fisik, 120 (120): 205302, Mei 2018. 10.1103/physrevlett.120.205302.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.120.205302

[9] Hiroki Saito dan Masaya Kato. Teknik pembelajaran mesin untuk menemukan keadaan dasar boson banyak benda kuantum pada kisi. Jurnal Masyarakat Fisik Jepang, 87 (1): 014001, 2018-01. 10.7566/jpsj.87.014001.
https: / / doi.org/ 10.7566 / jpsj.87.014001

[10] A.J. Yates dan D. Blume. Properti struktural cluster $^4$He$_{N}$ (${N}$=2-10) untuk model potensial yang berbeda pada titik fisik dan kesatuan. Tinjauan Fisik A, 105 (2): 022824, 2022-02. 10.1103/physreva.105.022824.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.105.022824

[11] J.Peter Toennies. Nanodroplet helium: Formasi, sifat fisik dan superfluiditas. Dalam Topik Fisika Terapan, halaman 1–40. Penerbitan Internasional Springer, 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, dan M. Gattobigio. Kontribusi subleading ke sistem $n$-boson di dalam jendela universal. Tinjauan Fisik 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, dan Jan Peter Toennies. Angka ajaib dalam cluster boson $^4$He: Mekanisme penguapan auger. Molekul, 26 (20): 6244, 2021-10. 10.3390/molekul26206244.
https://doi.org/10.3390/molecules26206244

[14] Daniel Odell, Arnoldas Deltuva, dan Lucas Platter. interaksi van der waals sebagai titik awal teori medan yang efektif. Tinjauan Fisik A, 104 (2): 023306, 2021-08. 10.1103/physreva.104.023306.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.104.023306

[15] B. Bazak, M. Valiente, dan N. Barnea. Korelasi jangka pendek universal dalam gugus helium bosonik. Tinjauan Fisik A, 101 (1): 010501, 2020-01. 10.1103/physreva.101.010501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.101.010501

[16] A. Kievsky, A. Jajak Pendapat, B. Juliá-Díaz, N. K. Timofeyuk, dan M. Gattobigio. Beberapa boson menjadi banyak boson di dalam jendela kesatuan: Transisi antara perilaku universal dan nonuniversal. Review Fisik 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, dan U. van Kolck. Skala empat benda dalam sistem beberapa boson universal. Surat Tinjauan Fisik, 122 (14), April 2019. 10.1103/physrevlett.122.143001.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.122.143001

[18] A. Kievsky, M. Viviani, R. Álvarez-Rodríguez, M. Gattobigio, dan A. Deltuva. Perilaku universal sistem beberapa boson menggunakan model potensial. Sistem Beberapa Tubuh, 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, dan S. A. Vitiello. Sifat-sifat keadaan dasar Boson kesatuan: Dari cluster hingga materi. Fis. Pendeta Lett., 119: 223002, November 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 R.W. McCourt, dan Clement C.K. Wang. Penentuan baru potensi antar atom keadaan dasar untuk He$_2$. Fisika Molekuler, 61 (6): 1487–1511, 1987-08. 10.1080/00268978700101941.
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00268978700101941

[21] Rafael Guardiola, Oleg Kornilov, Jesús Navarro, dan J. Peter Toennies. Angka ajaib, tingkat eksitasi, dan properti lain dari cluster he4 netral kecil (n$leqslant$50). Jurnal Fisika Kimia, 124 (8): 084307, 2006-02. 10.1063/1.2140723.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2140723

[22] WL McMillan. Keadaan dasar zat cair $^4$He. Fis. Rev., 138 (2A): A442–A451, April 1965. 10.1103/PhysRev.138.A442.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.138.A442

[23] RP Feynman dan Michael Cohen. Spektrum energi eksitasi dalam helium cair. Fis. Rev., 102: 1189–1204, Juni 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, dan GV Chester. Struktur keadaan dasar cairan fermion. Fis. Pendeta Lett., 47: 807–810, Sep 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 dan Kontributor FermiNet. 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, dan Arghya Bhowmik. Jaringan saraf ansatz untuk fungsi gelombang periodik dan gas elektron homogen. Fis. Pendeta B, 107: 235139, Juni 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] D. M. Ceperley dan M. H. Kalos. Masalah banyak benda kuantum. Dalam K. Binder, editor, Monte Carlo Methods in Statistics Physics, volume 7 dari Topics in Current Physics, bab Quantum Many-Body Problems, halaman 145–194. Springer-Verlag, Berlin, edisi kedua, 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, dan Giuseppe Carleo. NetKet 3: Kotak alat pembelajaran mesin untuk sistem kuantum banyak benda. Basis Kode Fisika SciPost, 2022-08. 10.21468/scipostphyscodeb.7.
https:///doi.org/10.21468/scipostphyscodeb.7

[29] James Martens dan Roger B. Grosse. Mengoptimalkan jaringan saraf dengan perkiraan kelengkungan yang difaktorkan kronecker. Dalam ICML'15: Prosiding Konferensi Internasional ke-32 tentang Konferensi Internasional Pembelajaran Mesin – 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. Cluster Helium BoseNet, 2023. URL https://github.com/freitas-esw/bosenet-helium-clusters.
https://github.com/freitas-esw/bosenet-helium-clusters

[31] Nicholas Gao dan Stephan Gunnemann. Inferensi bebas sampel untuk jaringan permukaan energi potensial ab-initio. 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, dan David Pfau. Ansatz perhatian diri untuk kimia kuantum ab-initio. axXiv:2211.13672, 2023/arXiv.10.48550.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2211.13672

[33] M. Przybytek, W. Cencek, J. Komasa, G. Łach, B. Jeziorski, dan K. Szalewicz. Efek elektrodinamika relativistik dan kuantum pada potensial pasangan helium. Surat Tinjauan Fisik, 104 (18): 183003, 2010-05. 10.1103/physrevlett.104.183003.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.104.183003

[34] Stefan Zeller dan dkk. Pencitraan keadaan halo kuantum He$_2$ menggunakan laser elektron bebas. Prosiding National Academy of Sciences, 113 (51): 14651–14655, 2016-12. 10.1073/pnas.1610688113.
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1610688113

[35] Shina Tan. Energi gas Fermi yang berkorelasi kuat. Ann. Fis., 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. Momentum besar merupakan bagian dari gas Fermi yang berkorelasi kuat. Ann. Fis., 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. Teorema virial umum dan hubungan tekanan untuk gas Fermi yang berkorelasi kuat. Ann. Fis., 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. Aspek non-universal dan universal dari batas panjang hamburan besar. Fisika Huruf 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 dan Yvan Castin. Hubungan umum gas kuantum dalam dua dan tiga dimensi. II. boson dan campuran. Tinjauan Fisik A, 86 (5): 053633, 2012-11. 10.1103/physreva.86.053633.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.86.053633

[40] Félix Werner dan Yvan Castin. Hubungan umum gas kuantum dalam dua dan tiga dimensi: Fermion dua komponen. Tinjauan Fisik A, 86 (1): 013626, 2012-07. 10.1103/physreva.86.013626.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.86.013626

[41] Yaroslav Lutsyshyn. Jastrow ansatz dengan parameter lemah untuk sistem bose yang berkorelasi kuat. J.kimia. Fis., 146 (12): 124102, Maret 2017. 10.1063/1.4978707.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4978707

[42] S. A. Vitiello dan K. E. Schmidt. Optimalisasi fungsi gelombang $^4$He untuk fase cair dan padat. Fis. Pendeta B, 46: 5442–5447, Sep 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

Dikutip oleh

Tidak dapat mengambil Crossref dikutip oleh data selama upaya terakhir 2023-12-19 03:48:44: Tidak dapat mengambil data yang dikutip untuk 10.22331 / q-2023-12-18-1209 dari Crossref. Ini normal jika DOI terdaftar baru-baru ini. Di SAO / NASA ADS tidak ada data tentang karya mengutip ditemukan (upaya terakhir 2023-12-19 03:48:44).

Makalah ini diterbitkan dalam Quantum di bawah Creative Commons Attribution 4.0 Internasional (CC BY 4.0) lisensi. Hak cipta tetap berada pada pemegang hak cipta asli seperti penulis atau lembaganya.

Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
Sumber: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-12-18-1209/

Stempel Waktu: Desember 18, 2023

Stempel Waktu: Oktober 9, 2023

Memanfaatkan efek non-linear dalam sensor optomekanis dengan penghitungan foton terus menerus

Kluster Sumber:

Jurnal Kuantum

Node Sumber: 1671305

Stempel Waktu: September 20, 2022

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

TFermion: Perpustakaan penilaian biaya gerbang non-Clifford dari algoritma estimasi fase kuantum untuk kimia kuantum

Sifat umum kesetiaan dalam sistem kuantum non-Hermitian dengan simetri PT

Algoritme kuantum berbasis sirkuit lengkap untuk keadaan tereksitasi dalam kimia kuantum

Biaya komunikasi minimal untuk simulasi qubit terjerat

Simetri meningkatkan pemecah eigen spin kuantum variasional

Rezim keterikatan multipartit yang disebabkan oleh pengukuran dalam sistem putaran kolektif

Menghindari hambatan simetri dan meminimalkan overhead pengukuran pemecah eigen kuantum variasional adaptif

Persiapan Keadaan dalam Model Heisenberg melalui Adiabatic Spiraling

Kesenjangan konstan antara strategi konvensional dan yang didasarkan pada dinamika C* untuk penggelapan diri

Estimasi adaptif dari pengamatan kuantum

Tomografi Keadaan Kuantum Adaptif dengan Pembelajaran Aktif

Memanfaatkan efek non-linear dalam sensor optomekanis dengan penghitungan foton terus menerus

Tentang Kami

Pencarian Vertikal & Ai

Platform

Tetap Berhubung

Akun