Learning phases with Quantum Monte Carlo simulation cell
Amrita Ghosh, Mugdha Sarkar, Ying-Jer Kao and Pochung Chen
我们建议使用“spin-opstring”,源自Stochastic系列扩展量子蒙特卡洛(QMC)模拟作为机器学习(ML)输入数据。 它提供了QMC模拟单元的紧凑,内存效率表示,将初始状态与操作符字符串相结合,该字符串通过想象时间编码状态的演化。 使用受监督的ML,我们展示了输入在捕获常规和拓扑相变方面的有效性,以及在预测非局部可观测物的回归任务中。 我们还通过在一个量子系统上训练模型并成功预测另一个量子系统,并展示了在较小的系统尺寸上训练的模型很好地扩展到较大的系统,从而展示了在较小的系统尺寸上训练的自旋声波数据的能力。 重要的是,我们在准确预测量子相变时,说明了自旋自旋与常规自旋配置相比具有明显的优势。 最后,我们展示了自旋-opstring的固有结构如何为ML预测的可解释性提供了一个优雅的框架。 使用两种最先进的可解释性技术,Layer-wise Relevance Propagation和Shapley Additive exPlanations,我们展示了ML模型从输入数据中学习和依赖于物理上有意义的特性。 这些发现共同确立了自旋-opstring作为量子多体物理学中ML广泛适用和可解释的输入格式。
We propose the use of the "spin-opstring", derived from Stochastic Series Expansion Quantum Monte Carlo (QMC) simulations as machine learning (ML) input data. It offers a compact, memory-efficient representation of QMC simulation cells, combining the initial state with an operator string that encodes the state's evolution through imaginary time. Using supervised ML, we demonstrate the input's effectiveness in capturing both conventional and topological phase transitions, and in a regression task...