Машинное обучение показывает скрытый рисунок. Два года назад физики из Чикагского университета встретили фейерверками – атомы, вылетающие в реактивных самолетах, – когда они обнаружили новую форму квантового поведения. Но узоры, лежащие в основе ярких струй, было трудно выделить из шума.

Анализ машинного обучения квантовых частиц, вылетающих из центра, обнаруживает паттерн, напоминающий черепаху. Более теплые цвета указывают на большую активность. Фото: Лэй Фэн

Вместо этого ученые взяли новый подход в этой области: машинное обучение. Проведя данные через алгоритм распознавания образов, они определили, что пути атомов сформировали отличительную форму, которая немного напоминает черепаху, что помогло выявить физику, стоящую за ней. Результаты, опубликованные 1 февраля в журнале Science , улучшают наше понимание квантовой динамики и предлагают инновационный способ изучения квантовых явлений.

«В понимании сложной квантовой динамики мы начинаем ограничиваться нашей интуицией, но машинное обучение может стать новым инструментом для понимания таких систем», – сказал ведущий автор Чен Чин, профессор физики в Чикагском университете и пионер в использовании ультрахолодные эксперименты по изучению квантовых явлений, лежащих в основе поведения мельчайших частиц и вселенной.

В первоначальном исследовании лаборатория Чина охладила частицы до почти абсолютного нуля, пока все они не конденсировались в одно и то же квантовое состояние, называемое конденсатом Бозе-Эйнштейна. Затем они применили магнитное поле и были удивлены, увидев атомы, вылетающие в ярких струях.

По материалам phys.org