我們都曾遇到過這樣的苦惱：要在兩個同樣好（或壞）的選項中，選出其中一項。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爭的力量時，它們也會感受到這種挫折。

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，這些對齊或反對齊的趨勢相互競爭，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，甚至在絕對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，因為構(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。

而研究中的機(jī)器學(xué)習(xí)方法克服了這個問題，它可以揭示出受挫的磁體中存在一個量子自旋液相。這項機(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。

這項研究為在實際材料中實現(xiàn)量子自旋液相提供了一個有用的指導(dǎo)原則。但還有一個更廣泛的信息：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《物理評論X》(Physical Review X)上。

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論文原文：

https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.11.031034

標(biāo)簽： 機(jī)器學(xué)習(xí) 量子自旋液體