บาคาร่าเว็บตรง แมชชีนเลิร์นนิงช่วยศึกษาแม่เหล็กควอนตัม

บาคาร่าเว็บตรง แม่เหล็กเหลวสปินควอนตัมเป็นวัสดุที่ไม่สามารถจัดเรียงโมเมนต์แม่เหล็กหรือสปินในรูปแบบปกติและคงที่ได้ เนื่องจากสปินมีปฏิสัมพันธ์ในลักษณะที่แข่งขันกันซึ่งไม่สามารถย่อขนาดพร้อมกันได้ ผลที่ได้คือ การหมุนที่ “หงุดหงิด” เหล่านี้จะเปลี่ยนทิศทางตลอดเวลา โดยทำตัวเหมือนของเหลวแม้ในอุณหภูมิที่ใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ พฤติกรรมดังกล่าวคาดการณ์ว่าจะก่อให้เกิดปรากฏการณ์ทางกายภาพที่น่าสนใจมากมาย 

แต่ถึงแม้จะมีความพยายามอย่างมากในการศึกษา

ทั้งเชิงทดลองและเชิงทฤษฎี แต่ก็ไม่มีตัวอย่างที่เป็นที่รู้จักในโลกแห่งความเป็นจริงของแม่เหล็กที่หงุดหงิดซึ่งมีสถานะของเหลวสปินควอนตัม ในบทความล่าสุดที่ตีพิมพ์ในChinese Physics Letters , Sizhuo Yu , Yuan Gao , Bin-Bin ChenและWei Liอธิบายว่าเทคนิคการเรียนรู้ด้วยเครื่องสามารถช่วยให้เราเข้าใจว่าของเหลวที่หมุนด้วยควอนตัมทำงานอย่างไร และด้วยเหตุนี้จึงสนับสนุนนักทดลองในการศึกษา “ผู้สมัคร” วัสดุที่อาจ (หรืออาจจะไม่) เป็นของเหลวหมุนควอนตัม ที่นี่พวกเขาจะหารือเกี่ยวกับการวิจัยและเป้าหมายในอนาคต

อะไรคือแรงจูงใจในการวิจัยของคุณ?

การศึกษาวัสดุควอนตัมที่มีความสัมพันธ์อย่างแน่นหนา เช่น แม่เหล็กที่หงุดหงิด เป็นสิ่งที่ท้าทายแต่มีความสำคัญสำหรับฟิสิกส์ของสสารควบแน่น เช่นเดียวกับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีควอนตัม ตัวอย่างเช่น วัสดุแม่เหล็กควอนตัม โดยเฉพาะอย่างยิ่งแม่เหล็กที่ผิดหวังในสองมิติ สามารถโฮสต์สถานะควอนตัมที่พัวพันกันสูง และการกระตุ้นฉุกเฉินที่เรียกว่าสิ่งใดๆ ก็ตาม ซึ่งเป็นไปตามสถิติที่เป็นเศษส่วน และสามารถใช้เพื่อจัดเก็บและจัดการข้อมูลควอนตัมในลักษณะที่แข็งแกร่งและทนทานต่อข้อผิดพลาด แม่เหล็กที่ผิดหวังอย่างมากจึงเป็นแพลตฟอร์มที่น่าสนใจสำหรับเทคโนโลยีควอนตัมยุคหน้า ซึ่งรวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียงการคำนวณควอนตัมทอพอโลยี

ขั้นตอนสำคัญในการค้นหาของเหลวหมุนควอนตัมในแม่เหล็กที่ผิดหวังคือการกำหนดคำอธิบายที่เหมือนจริง – แบบจำลองการหมุนด้วยกล้องจุลทรรศน์ – ของแม่เหล็กควอนตัม โมเดลเหล่านี้เปรียบเสมือนจีโนมของสนามแม่เหล็กควอนตัม ซึ่งบอกเราว่าแม่เหล็กประเภทใดที่เป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม 

การอนุมานแบบจำลองการหมุนจากการวัดเชิงทดลอง

ถือเป็นปัญหาหลายตัวที่ผกผันอย่างฉาวโฉ่ สิ่งนี้ขัดขวางความเข้าใจที่แม่นยำของวัสดุที่ใช้หมุน-ของเหลว รวมถึงวัสดุที่โดดเด่นที่สุด เช่น แม่เหล็กรูปสามเหลี่ยม YbMgGaO 4วัสดุ Kitaev α-RuCl 3และแม่เหล็ก Kagome ZnCu 3 (OH) 6 Cl 2เป็นต้น

คุณทำอะไรในกระดาษ?

แรงบันดาลใจจากความสำเร็จล่าสุดในการวิจัยแบบสหวิทยาการระหว่างการคำนวณควอนตัมหลายตัวและการเรียนรู้ของเครื่อง เราเสนอวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพสำหรับปัญหาที่มีมายาวนานนี้ ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการศึกษาควอนตัมแม่เหล็กที่น่าสนใจอย่างมาก วิธีการของเราผสมผสานวิธีการหลายส่วนที่แม่นยำเข้ากับเครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพระดับโลกที่มีประสิทธิภาพสูง (รวมถึงกลยุทธ์การไล่ระดับอัตโนมัติแบบเบย์และรีสตาร์ทหลายครั้ง) เพื่อให้เรา “เรียนรู้” แบบจำลองการหมุนที่มีประสิทธิภาพจากข้อมูลทางอุณหพลศาสตร์ที่วัดได้ในการทดลอง วิธีการนี้จะไม่เพียงแต่สนใจนักทฤษฎีในชุมชนฟิสิกส์ควอนตัมหลายตัวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงนักทดลองที่ทำงานเกี่ยวกับวัสดุควอนตัมด้วย

ในการวิจัยของเรา เรายังได้สร้างและเผยแพร่แพ็คเกจการคำนวณหลายตัวแบบโอเพนซอร์สซึ่งเรียกว่าQMagenซึ่งรวมถึงวิธีการหลายตัวที่ล้ำสมัยและเป็นต้นฉบับที่เราพัฒนาขึ้น ความหวังของเราคือแพคเกจดังกล่าวสามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาวัสดุควอนตัมที่มีความสัมพันธ์กัน

การค้นพบที่สำคัญที่สุดของกระดาษคืออะไร? เราพบว่าเราสามารถทำซ้ำพารามิเตอร์แบบจำลองของแม่เหล็กควอนตัมสามเหลี่ยมได้อย่างแม่นยำ TmMgGaO 4ตามที่กำหนดในการปรับอุณหภูมิที่เหมาะสมด้วยมือ (ดูตัวอย่างบทความนี้ในปี 2020) และเรายืนยันว่าพารามิเตอร์ที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้เหล่านี้ ตั้งอยู่ในระบอบการปกครองที่เหมาะสมที่สุดเท่านั้นที่อธิบายสารประกอบในพื้นที่พารามิเตอร์ที่ค่อนข้างใหญ่ เมื่อเร็วๆ นี้ 

เราใช้วิธีการแบบผสมผสานแบบเดียวกันนี้

เพื่อตรึงโมเดลการหมุนที่มีประสิทธิภาพของ α-RuCl 3ซึ่งมีพารามิเตอร์การโต้ตอบที่มีการถกเถียงกันมากและค่อนข้างท้าทายในการพิจารณาเป็นอย่างอื่น เมื่อใช้ QMagen เราพบว่าการสร้างแบบจำลองที่แม่นยำมากซึ่งจำลองข้อสังเกตเชิงทดลองที่สำคัญได้อย่างน่าเชื่อถือ เช่น ที่เผยแพร่เมื่อต้นปีนี้ในNature Communications.

ด้วยผลลัพธ์อันน่าตื่นเต้นเหล่านี้ เรารู้สึกตื่นเต้นกับจำนวนทรัพยากรในการคำนวณที่เราสามารถประหยัดได้ในการจัดการกับปัญหายากๆ ด้วยแนวทางของเรา ซึ่งรวมถึงบางส่วนที่แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะจัดการกับอุปกรณ์ที่ปรับแต่งด้วยมือ และด้วยการสร้างผลลัพธ์ที่เป็นกลางโดยปราศจากความชอบส่วนตัว

เหตุใดการวิจัยนี้จึงมีความสำคัญ

กรอบการทำงานที่เราเสนอสร้างความเป็นไปได้ใหม่ๆ ในการวิจัยแม่เหล็กควอนตัมที่ผิดหวังและวัสดุที่มีความสัมพันธ์โดยทั่วไป ด้วยวิธีการนี้ เป็นไปได้ที่จะกำหนดปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กของวัสดุ 1D และ 2D ในลักษณะที่มีประสิทธิภาพมาก ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญมากในการทำความเข้าใจแม่เหล็กควอนตัมมิติต่ำเหล่านี้ และวางรากฐานที่แข็งแกร่งสำหรับการใช้งานในเทคโนโลยีในอนาคต เปิดเผยของเหลวหมุนควอนตัมตระกูลใหญ่

คุณวางแผนที่จะทำอะไรต่อไป?

เราหวังว่าวิธีนี้จะมีส่วนช่วยในการสำรวจสถานะแปลกใหม่และการเปลี่ยนเฟสในสนามแม่เหล็กควอนตัมที่ผิดหวัง เราจะใช้วิธีนี้กับกรณีอื่นๆ ของแม่เหล็กมิติต่ำที่น่าสนใจ และพยายามถอดรหัสคำอธิบายแบบจำลองการหมุนที่แม่นยำของพวกมัน – จีโนมของสนามแม่เหล็ก เป้าหมายสูงสุดคือการสร้างห้องสมุดจีโนมสำหรับกลุ่มแม่เหล็กควอนตัมจำนวนมาก เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ เราวางแผนที่จะทำการปรับปรุงและอัปเกรดแพ็คเกจ QMagen ของเราอย่างต่อเนื่อง

นักวิจัยได้เสนอระบบทางกายภาพหลายอย่างที่สามารถโฮสต์ผลึกเวลา ซึ่งรวมถึงแพลตฟอร์มเช่นศูนย์ไนโตรเจนว่าง (NV)และไอออนที่ ติดอยู่ ล่าสุด การทำงานร่วมกันระหว่างนักวิจัยที่ QuTech, TU Delft และ UC Berkeley ได้ แสดงให้เห็นการสั่นที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในช่วงเวลายาวนานในศูนย์คาร์บอน-13 NV ในสภาวะเริ่มต้นที่หลากหลาย อย่างไรก็ตาม แพลตฟอร์มก่อนหน้านี้แต่ละแพลตฟอร์มขาดความสามารถทั้งหมดที่จำเป็นในการตระหนักถึง (และตรวจสอบ) คริสตัลไทม์ของแท้ บาคาร่าเว็บตรง