Onderzoek Timour Ichmoukhamedov

Abstract

In de afgelopen twee decennia hebben machine learning (ML) en kunstmatige intelligentie (AI) tools een ware paradigmaverschuiving teweeggebracht en talloze vakgebieden en industrieën beïnvloed. In de kwantumfysica wint machine learning snel aan populariteit en wordt het al uitgebreid gebruikt voor variationele kwantumtoestandsrepresentatie. Recentelijk ontwikkelt zich een ambitieuzere en nieuwe onderzoeksrichting, waarbij Reinforcement Learning-agenten gebruikt kunnen worden om kwantumstatistische problemen op te lossen en tegelijkertijd de prestaties te verbeteren. Dit vakgebied staat nog in de kinderschoenen en is veelbelovend in het leveren van efficiënte en schaalbare computationele tools voor de natuurkunde, die zich bevinden tussen semi-analytische benaderingen en brute-force Monte Carlo-berekeningen. In dit voorstel zullen dergelijke tools worden ontwikkeld voor toepassingen in de moderne kwantumveeldeeltjesfysica bij eindige temperaturen. Het doel is met name om slimme AI-agenten te trainen om padintegralen te bemonsteren die voorkomen in verschillende kwantumstatistische problemen. Belangrijke onderzoeksvragen zijn onder andere het verkennen van domeingeneralisatie, waarbij door de agent geleerde kennis tussen taken kan worden overgedragen. De ontwikkelde methodologie zal worden toegepast op uitdagende systemen in de fysica van de gecondenseerde materie, zoals veelfermionsystemen en polaronsystemen met geheugen. Dit onderzoek naar de synthese van Reinforcement Learning en kwantumstatistieken levert niet alleen krachtige rekenhulpmiddelen op, maar zal ook nieuwe inzichten en perspectieven opleveren in de voorhoede van de huidige AI-explosie in de natuurkunde.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Tempere Jacques
• Mandaathouder: Ichmoukhamedov Timour

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie van kwantumsystemen en complexe systemen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Een Bose-Einstein-condensaat (BEC) kan worden beschouwd als een gas van atomen dat bij zeer lage temperaturen een overgang naar een specifieke fase ondergaat. In deze nieuwe fase vertoont het atoomgas verschillende eigenaardige eigenschappen, zoals superfluiditeit, gekwantiseerde wervelingen en vele andere fenomenen die bij normale gassen niet worden verwacht. Eén zo'n interessant probleem is dat van een onzuiverheid (meestal een atoom van een andere soort) die door een BEC beweegt. Deze onzuiverheid zal het gas eromheen verstoren en een dip van lagere dichtheid creëren die het mee moet slepen. Dit zal de eigenschappen van de onzuiverheid wijzigen en bijvoorbeeld de effectieve massa veranderen, analoog aan een persoon die meer moeite heeft om op een trampoline te lopen en langs de vervorming in de stof te slepen. Een dergelijke onzuiverheid samen met de dip in dichtheid als geheel wordt een Bose-polaron genoemd. In 2016 realiseerden twee experimenten voor het eerst condensaten die veel Bose-polarons bevatten en die aanleiding gaven tot een actieve discussie in de theoretische gemeenschap. Er is aangetoond dat voor een nauwkeurige theoretische beschrijving van de polaron rekening moest worden gehouden met aanvullende correctietermen die niet aanwezig waren in eerdere discussies. Dit is recent gedaan voor een beschrijving van enkele Bose-polarons. In dit onderzoek zullen deze correctietermen worden opgenomen om een ​​systeem van vele polaronen te beschrijven dat nog niet eerder is gecombineerd. De resultaten die hier worden gevonden, worden ook uitgebreid naar andere atoomgassen die ultrakoude fermionische gassen worden genoemd.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Tempere Jacques
• Mandaathouder: Ichmoukhamedov Timour

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie van kwantumsystemen en complexe systemen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Een Bose-Einstein-condensaat (BEC) kan worden beschouwd als een gas van atomen dat bij zeer lage temperaturen een overgang naar een specifieke fase ondergaat. In deze nieuwe fase vertoont het atoomgas verschillende eigenaardige eigenschappen, zoals superfluiditeit, gekwantiseerde wervelingen en vele andere fenomenen die bij normale gassen niet worden verwacht. Eén zo'n interessant probleem is dat van een onzuiverheid (meestal een atoom van een andere soort) die door een BEC beweegt. Deze onzuiverheid zal het gas eromheen verstoren en een dip van lagere dichtheid creëren die het mee moet slepen. Dit zal de eigenschappen van de onzuiverheid wijzigen en bijvoorbeeld de effectieve massa veranderen, analoog aan een persoon die meer moeite heeft om op een trampoline te lopen en langs de vervorming in de stof te slepen. Een dergelijke onzuiverheid samen met de dip in dichtheid als geheel wordt een Bose-polaron genoemd. In 2016 realiseerden twee experimenten voor het eerst condensaten die veel Bose-polarons bevatten en die aanleiding gaven tot een actieve discussie in de theoretische gemeenschap. Er is aangetoond dat voor een nauwkeurige theoretische beschrijving van de polaron rekening moest worden gehouden met aanvullende correctietermen die niet aanwezig waren in eerdere discussies. Dit is recent gedaan voor een beschrijving van enkele Bose-polarons. In dit onderzoek zullen deze correctietermen worden opgenomen om een ​​systeem van vele polaronen te beschrijven dat nog niet eerder is gecombineerd. De resultaten die hier worden gevonden, worden ook uitgebreid naar andere atoomgassen die ultrakoude fermionische gassen worden genoemd.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Tempere Jacques
• Mandaathouder: Ichmoukhamedov Timour

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie van kwantumsystemen en complexe systemen

Project type(s)

• Onderzoeksproject