Синергия глубоких нейронных сетей и вариационного метода Монте-Карло для небольших кластеров $^4He

Переиздано Платоном

Читают: 0

Институт физики имени Глеба Ватагина, Университет Кампинаса – UNICAMP 13083-859 Кампинас – SP, Бразилия

Находите эту статью интересной или хотите обсудить? Scite или оставить комментарий на SciRate.

Абстрактные

Мы представляем подход на основе нейронных сетей для моделирования волновых функций, удовлетворяющих статистике Бозе-Эйнштейна. Применяя эту модель к небольшим кластерам $^4He_N$ (с N от 2 до 14 атомов), мы точно предсказываем энергии основного состояния, функции парной плотности и параметры двухчастичного контакта $C^{(N)}_2$, связанные с слабая унитарность. Результаты, полученные с помощью вариационного метода Монте-Карло, демонстрируют замечательное согласие с предыдущими исследованиями с использованием диффузионного метода Монте-Карло, который считается точным в пределах своих статистических неопределенностей. Это указывает на эффективность нашего подхода нейронных сетей для исследования систем многих тел, управляемых статистикой Бозе-Эйнштейна.

Синергия глубоких нейронных сетей и вариационного метода Монте-Карло для небольших кластеров $^4He_N$ PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальный поиск. Ай.

Рекомендованное изображение: мультфильм, иллюстрирующий межатомный потенциал между атомами, искусственную нейронную сеть, представляющую квантовые состояния кластеров гелия, и результирующую волновую функцию димера.

► Данные BibTeX

@article{Freitas2023synergybetweendeep, doi = {10.22331/q-2023-12-18-1209}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-12-18-1209}, title = {Синергия между глубокие нейронные сети и вариационный {М}онте {метод Карло для небольших кластеров {$^4He_N$}}, автор = {Freitas, William and Vitiello, S.A.}, журнал = {{Quantum}}, issn = {2521 -327X}, издатель = {{Verein zur F{"{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, объём = {7}, страницы = {1209}, месяц = декабрь, год = {2023} бр /> }

► Рекомендации

[1] Ли Ян, Чжаоци Ленг, Гуанъюань Юй, Анкит Патель, Вэнь-Цзюнь Ху и Хань Пу. Вариационный метод Монте-Карло с глубоким обучением для квантовой физики многих тел. Physical Review Research, 2 (1): 012039, 2020-02. 10.1103/physrevresearch.2.012039.
https: / / doi.org/ 10.1103 / Physrevresearch.2.012039

[2] Дэвид Пфау, Джеймс С. Спенсер, Александр Дж. Д. Г. Мэтьюз и У. М. К. Фоулкс. Ab initio решение многоэлектронного уравнения Шредингера с помощью глубоких нейронных сетей. Physical Review Research, 2 (3): 033429, 2020-09. 10.1103/physrevresearch.2.033429.
https: / / doi.org/ 10.1103 / Physrevresearch.2.033429

[3] Ян Герман, Зено Шатцле и Франк Ной. Глубоко-нейронное решение электронного уравнения Шрёдингера. Химия природы, 12 (10): 891–897, 2020–09. 10.1038/с41557-020-0544-у.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41557-020-0544-й

[4] Ян Кесслер, Франческо Калькавеккья и Томас Д. Кюне. Искусственные нейронные сети как пробные волновые функции для квантового Монте-Карло. Передовая теория и моделирование, 4 (4): 2000269, 2021-01. 10.1002/адтс.202000269.
https://doi.org/10.1002/adts.202000269

[5] Габриэль Пеша, Цзецюнь Хан, Алессандро Ловато, Цзяньфэн Лу и Джузеппе Карлео. Нейросетевые квантовые состояния периодических систем в непрерывном пространстве. Physical Review Research, 4 (2): 023138, 2022-05. 10.1103/physrevresearch.4.023138.
https: / / doi.org/ 10.1103 / Physrevresearch.4.023138

[6] Марио Кренн, Роберт Поллис, Си Юэ Го, Маттео Альдеги, Альба Сервера-Лиерта, Паскаль Фридрих, Габриэль дос Пассос Гомес, Флориан Хасе, Адриан Йинич, Акшат Кумар Нигам, Женпэн Яо и Алан Аспуру-Гузик. О научном понимании искусственного интеллекта. 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] Джузеппе Карлео и Матиас Тройер. Решение квантовой задачи многих тел с помощью искусственных нейронных сетей. Science, 355 (6325): 602–606, февраль 2017 г. 10.1126/science.aag2302.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aag2302

[8] Микеле Руджери, Саверио Морони и Маркус Хольцманн. Нелинейное сетевое описание квантовых систем многих тел в непрерывном пространстве. Physical Review Letters, 120 (120): 205302, май 2018 г. 10.1103/physrevlett.120.205302.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.120.205302

[9] Хироки Сайто и Масая Като. Метод машинного обучения для поиска квантовых основных состояний многих тел бозонов на решетке. Журнал Физического общества Японии, 87 (1): 014001, 2018-01. 10.7566/jpsj.87.014001.
https: / / doi.org/ 10.7566 / jpsj.87.014001

[10] Эй Джей Йейтс и Д. Блюм. Структурные свойства кластеров $^4$He$_{N}$ (${N}$=2-10) для различных потенциальных моделей в физической точке и в унитарности. Физическое обозрение А, 105 (2): 022824, 2022-02. 10.1103/физрева.105.022824.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.105.022824

[11] Дж. Питер Тоеннис. Нанокапли гелия: формирование, физические свойства и сверхтекучесть. В разделе «Темы прикладной физики», страницы 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] П. Реккья, А. Киевский, Л. Гирланда и М. Гаттобиджио. Субведущие вклады в $n$-бозонные системы внутри универсального окна. Физическое обозрение А, 106 (2): 022812, 2022-08. 10.1103/физрева.106.022812.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.106.022812

[13] Елена Спрэафико, Джорджио Бенедек, Олег Корнилов и Ян Питер Тённис. Магические числа в бозонных кластерах $^4$He: механизм шнекового испарения. Молекулы, 26 (20): 6244, 2021-10. 10.3390/молекулы26206244.
https://doi.org/10.3390/molecules26206244

[14] Дэниел Оделл, Арнольдас Дельтува и Лукас Платтер. Взаимодействие Ван-дер-Ваальса как отправная точка эффективной теории поля. Физическое обозрение А, 104 (2): 023306, 2021-08. 10.1103/физрева.104.023306.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.104.023306

[15] Б. Базак, М. Валиенте и Н. Барнеа. Универсальные короткодействующие корреляции в бозонных кластерах гелия. Физическое обозрение А, 101 (1): 010501, 2020-01. 10.1103/физрева.101.010501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.101.010501

[16] А. Киевский, А. Поллс, Б. Хулиа-Диас, Н. К. Тимофеюк и М. Гаттобиджио. От нескольких бозонов ко многим бозонам внутри унитарного окна: переход между универсальным и неуниверсальным поведением. Физическое обозрение А, 102 (6): 063320, 2020-12. 10.1103/физрева.102.063320.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.102.063320

[17] Б. Базак, Дж. Киршер, С. Кениг, М. Павон Вальдеррама, Н. Барнеа и У. ван Колк. Четырёхчастичная шкала в универсальных малобозонных системах. Physical Review Letters, 122 (14), апрель 2019 г. 10.1103/physrevlett.122.143001.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.122.143001

[18] А. Киевский, М. Вивиани, Р. Альварес-Родригес, М. Гаттобиджио и А. Дельтува. Универсальное поведение малобозонных систем с использованием потенциальных моделей. Few-Body Systems, 58 (2), 2017-01. 10.1007/s00601-017-1228-з.
HTTPS: / / doi.org/ 10.1007 / s00601-017-1228-г

[19] Дж. Карлсон, С. Гандольфи, У. ван Колк и С. А. Витьелло. Свойства основного состояния унитарных бозонов: от кластеров к материи. Физ. Rev. Lett., 119: 223002, ноябрь 2017 г. 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] Рональд А. Азиз, Фредерик Р.В. МакКорт и Клемент С.К. Вонг. Новое определение межатомного потенциала основного состояния He$_2$. Молекулярная физика, 61 (6): 1487–1511, 1987–08. 10.1080/00268978700101941.
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00268978700101941

[21] Рафаэль Гвардиола, Олег Корнилов, Хесус Наварро и Дж. Питер Тэннис. Магические числа, уровни возбуждения и другие свойства малых нейтральных кластеров he4 (n$leqslant$50). Журнал химической физики, 124 (8): 084307, 2006-02. 10.1063/1.2140723.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2140723

[22] У. Л. Макмиллан. Основное состояние жидкости $^4$He. Физ. Rev., 138 (2A): A442–A451, апрель 1965 г. 10.1103/PhysRev.138.A442.
https: // doi.org/ 10.1103 / PhysRev.138.A442

[23] Р. П. Фейнман и Майкл Коэн. Энергетический спектр возбуждений в жидком гелии. Физ. Rev., 102: 1189–1204, июнь 1956 г. 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] К. Э. Шмидт, Майкл А. Ли, М. Х. Калос и Г. В. Честер. Структура основного состояния фермионной жидкости. Физ. Rev. Lett., 47: 807–810, сентябрь 1981 г. 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] Дэвид Пфау Джеймс С. Спенсер и участники FermiNet. FermiNet, 2020. URL http://github.com/deepmind/ferminet.
http://github.com/deepmind/ferminet

[26] Макс Уилсон, Саверио Морони, Маркус Хольцманн, Николас Гао, Филип Вударски, Тейс Вегге и Аргья Бхоумик. Нейросетевой анзац для периодических волновых функций и однородного электронного газа. Физ. Rev. B, 107: 235139, июнь 2023 г. 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] Д. М. Цеперли и М. Х. Калос. Квантовые задачи многих тел. В К. Биндере, редакторе, «Методы Монте-Карло в статистической физике», том 7 журнала «Темы современной физики», глава «Квантовые задачи многих тел», страницы 145–194. Springer-Verlag, Берлин, второе издание, 1986. 10.1007/978-3-642-82803-4_4.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-82803-4_4

[28] Филиппо Вичентини, Дамиан Хофманн, Аттила Сабо, Дайан Ву, Кристофер Рот, Клеменс Джулиани, Габриэль Пеша, Яннес Нис, Владимир Варгас-Кальдерон, Никита Астраханцев и Джузеппе Карлео. NetKet 3: набор инструментов машинного обучения для квантовых систем многих тел. Базы кода SciPost по физике, 2022-08. 10.21468/scipostphyscodeb.7.
https://doi.org/10.21468/scipostphyscodeb.7

[29] Джеймс Мартенс и Роджер Б. Гросс. Оптимизация нейронных сетей с приблизительной кривизной, учитывающей фактор Кронекера. В ICML’15: Материалы 32-й Международной конференции по машинному обучению – Том 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/ дои / 10.5555 / 3045118.3045374

[30] Уильям Фрейтас. Гелиевые кластеры BoseNet, 2023 г. URL https://github.com/freitas-esw/bosenet-helium-clusters.
https://github.com/freitas-esw/bosenet-helium-clusters

[31] Николас Гао и Стефан Гюннеманн. Вывод без выборки для поверхностных сетей потенциальной энергии ab-initio. arXiv:2205.14962, 2022. 10.48550/arXiv.2205.14962.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2205.14962
Arxiv: 2205.14962

[32] Ингрид фон Глен, Джеймс С. Спенсер и Дэвид Пфау. Анзац самовнимания для квантовой химии ab initio. axXiv:2211.13672, 2023. 10.48550/arXiv.2211.13672.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2211.13672

[33] М. Пшибитек, В. Ценчек, Й. Комаса, Г. Лах, Б. Езиорский и К. Салевич. Релятивистские и квантовые электродинамические эффекты в парном потенциале гелия. Physical Review Letters, 104 (18): 183003, 2010-05. 10.1103/physrevlett.104.183003.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.104.183003

[34] Стефан Целлер и др. Изображение состояния квантового гало He$_2$ с помощью лазера на свободных электронах. Труды Национальной академии наук, 113 (51): 14651–14655, 2016–12. 10.1073/пнас.1610688113.
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1610688113

[35] Шина Тан. Энергетика сильно коррелированного ферми-газа. Анна. Phys., 323 (12): 2952 – 2970, 2008а. 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/ наука / статьи / PII / S0003491608000456

[36] Шина Тан. Большая импульсная часть сильно коррелированного ферми-газа. Анна. Phys., 323 (12): 2971 – 2986, 2008б. 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/ наука / статьи / PII / S0003491608000432

[37] Шина Тан. Обобщенная теорема вириала и соотношение давления для сильно коррелированного ферми-газа. Анна. Phys., 323 (12): 2987 – 2990, 2008в. 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/ наука / статьи / PII / S0003491608000420

[38] Джеральд А. Миллер. Неуниверсальные и универсальные аспекты предела длины большого рассеяния. Physics 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] Феликс Вернер и Иван Кастин. Общие соотношения для квантовых газов в двух и трех измерениях. II. бозоны и смеси. Физический обзор А, 86 (5): 053633, 2012–11. 10.1103/физрева.86.053633.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.86.053633

[40] Феликс Вернер и Иван Кастин. Общие соотношения для квантовых газов в двух и трех измерениях: Двухкомпонентные фермионы. Физическое обозрение А, 86 (1): 013626, 2012-07. 10.1103/физрева.86.013626.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.86.013626

[41] Ярослав Луцышин. Слабо параметризованный анзац Ястрова для сильно коррелированной бозе-системы. Дж. Хим. Phys., 146 (12): 124102, март 2017 г. 10.1063/1.4978707.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4978707

[42] С. А. Витьелло и К. Э. Шмидт. Оптимизация волновых функций $^4$He для жидкой и твердой фаз. Физ. Rev. B, 46: 5442–5447, сентябрь 1992 г. 10.1103/PhysRevB.46.5442. URL http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.46.5442.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.46.5442

Цитируется

Не удалось получить Перекрестная ссылка на данные во время последней попытки 2023-12-19 03:48:44: Не удалось получить цитируемые данные для 10.22331 / q-2023-12-18-1209 от Crossref. Это нормально, если DOI был зарегистрирован недавно. На САО / НАСА ADS Данные о цитировании работ не найдены (последняя попытка 2023-12-19 03:48:44).

Эта статья опубликована в Quantum под Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) лицензия. Авторское право остается за первоначальными правообладателями, такими как авторы или их учреждения.