我們都曾遇到過這樣的苦惱：要在兩個(gè)同樣好（或壞）的選項(xiàng)中，選出其中一項(xiàng)。當(dāng)基本粒子在一種特殊類型的量子系統(tǒng)中感受到兩種相互競(jìng)爭(zhēng)的力量時(shí)，它們也會(huì)感受到這種挫折。
在一些磁體中，粒子的自旋（被看作是粒子圍繞其旋轉(zhuǎn)的軸）都被迫對(duì)齊，而在其他磁體中，它們必須交替地改變方向。但在少數(shù)材料中，這些對(duì)齊或反對(duì)齊的趨勢(shì)相互競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致了所謂的受挫磁性。這種挫折意味著自旋在不同的方向上波動(dòng)，甚至在絕對(duì)零度的溫度下也是如此。這就創(chuàng)造了一種被稱為量子自旋液體的奇異物質(zhì)狀態(tài)。
研究人員創(chuàng)造了一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法，可以預(yù)測(cè)一種復(fù)雜而奇特的量子材料狀態(tài)特性。這一進(jìn)展可能有助于未來量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。
為量子自旋液體建模是非常具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)闃?gòu)成其量子狀態(tài)的相互依賴自旋構(gòu)型的數(shù)量，隨著粒子數(shù)量的增加而呈指數(shù)增長(zhǎng)。
而研究中的機(jī)器學(xué)習(xí)方法克服了這個(gè)問題，它可以揭示出受挫的磁體中存在一個(gè)量子自旋液相。這項(xiàng)機(jī)器學(xué)習(xí)方法已經(jīng)克服了與這些復(fù)雜系統(tǒng)相關(guān)的困難，同時(shí)已經(jīng)確定了二維自旋系統(tǒng)中量子自旋液體的存在。
這項(xiàng)研究為在實(shí)際材料中實(shí)現(xiàn)量子自旋液相提供了一個(gè)有用的指導(dǎo)原則。但還有一個(gè)更廣泛的信息：該研究強(qiáng)調(diào)了機(jī)器學(xué)習(xí)解決困難物理問題的力量。
研究人員認(rèn)為，使用機(jī)器學(xué)習(xí)作為一種新的工具，可以解決物理學(xué)中長(zhǎng)期存在的問題，而這些問題是難以用人腦解決的。在未來，除了人腦之外，使用“機(jī)器大腦”將為其他未解決的問題帶來新的啟示。
題為Dirac-Type Nodal Spin Liquid Revealed by Refined Quantum Many-Body Solver Using Neural-Network Wave Function,Correlation Ratio,and Level Spectroscopy的相關(guān)研究論文發(fā)表在《物理評(píng)論X》(Physical Review X)上。
