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Enregistrement W7123240674

Integrating machine learning with scattering calculations to improve molecular collision observable predictions

2025· other· en· W7123240674 sur OpenAlexaff
Xuyang Guo

Notice bibliographique

RevuecIRcle (University of British Columbia) · 2025
Typeother
Langueen
Domaine
Thématique
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésObservableQuantumScatteringQuantum algorithmQuantum dynamicsCollisionGaussian processProbabilistic logic
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

This thesis demonstrates that machine learning can be integrated with rigorous quantum scattering calculations to improve predictions of molecular collision observables, a problem important to fields ranging from cold-atom physics to vacuum metrology. Rigorous quantum scattering calculations are limited by the fitting of high-dimensional potential energy surfaces (PES), the sensitivity of collision observables to the uncertainty in PES fitting, and the computational demands of achieving full convergence with large basis sets. The thesis begins by fitting polyatomic PES using Gaussian process (GP) regression built on quantum kernels. To provide an unbiased comparison between classical and quantum kernels, I develop an algorithm that uses an analog of the Bayesian information criterion to optimize the sequence of quantum gates, increasing the complexity of the quantum circuits incrementally. The algorithm achieves much higher PES fitting accuracy with fewer quantum gates than a fixed quantum circuit ansatz, matching state-of-the-art classical GP regression models. To examine the response of collision observables to the uncertainty in PES fitting, I employ rigorous quantum scattering calculations to perform a comprehensive analysis of the universality in thermal atom-atom collision rate coefficients. I demonstrate that the rate coefficients for heavy, highly polarizable atoms are insensitive to the variations in the interatomic interactions at short range. I provide phase diagrams separating universal from non-universal collisions by treating collision observables as probabilistic predictions determined by a distribution of interaction potentials. I then extend the analysis of the universality to atom-molecule collisions. I demonstrate that the rate coefficients of total (elastic + inelastic) atom-molecule scattering are insensitive to the interaction anisotropy of the underlying PES. Specifically, I show that the rate coefficients for Rb-H2 and Rb-N2 scattering at room temperature can be computed to 1% accuracy with the anisotropy set to zero, reducing the basis set size in coupled-channel quantum scattering calculations to the single-channel limit. To improve collision observables calculated with reduced basis sets, I present a basis-set extrapolation method for quantum scattering calculations based on GP regression. I demonstrate that the method can extrapolate fully converged collision observables using those calculated with reduced basis sets, with accuracy matching experimental requirements and theoretical approximations.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,009
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,011

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,009
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,006
Tête enseignante GPT0,182
Écart entre enseignants0,176 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
Routes d'admission1
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