Созданная в России система ИИ ускорит поиски новых стабильных сверхпроводников

МОСКВА, 3 марта. /ТАСС/. Российские физики создали нейросеть, способную решать уравнения, описывающие поведение сверхпроводников на микроскопическом уровне и рассчитывать свойства сверхпроводящего конденсата. Такой подход поможет физикам быстрее искать новые стабильные сверхпроводники и лучше понимать квантовые эффекты, которые в них происходят, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.

"Мы обучаем ИИ на большом массиве данных: множество "фотографий" поверхности сверхпроводника с дефектами сопоставляются с точными расчетами его свойств для этих же малых областей. После обучения мы можем подать на вход сети "фотографию" дефектов для образца любого размера, и ИИ почти мгновенно предскажет распределение сверхпроводящих свойств без выполнения трудоемких расчетов",- пояснил научный сотрудник МФТИ Вячеслав Неверов, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.

Как объясняют Неверов и физики из МФТИ, НИУ ВШЭ и НИЯУ МИФИ, сейчас ученые используют для поиска новых сверхпроводников и изучения свойств перспективных материалов подобного рода так называемые уравнения Боголюбова-де Жена, описывающие поведение частиц внутри этих материалов. Для их решения требуется огромное количество вычислительных ресурсов, что вынуждает ученых проводить расчеты для очень небольших образцов материалов, содержащих в себе лишь несколько сотен атомов.

Столь ограниченные масштабы компьютерных моделей сверхпроводников накладывают серьезные ограничения на моделирование свойств многих перспективных материалов, содержащих в себе хаотично расположенные примеси. Российские ученые разработали остроумный подход, который позволяет обойти вычислительные трудности с помощью искусственного интеллекта.

Для разработки этой системы ИИ физики взяли простую модель сверхпроводящего материала и решили уравнения Боголюбова-де Жена для крошечных областей размером 24 на 24 атома. Эти данные были использованы для тренировки нейросети, в результате чего она приобрела умение очень точно прогнозировать то, как появление примесей внутри сверхпроводника будет влиять на свойства даже крупных образцов материалов, содержащих в себе больше 100 на 100 атомов.

Такой подход позволил впервые детально увидеть общую картину сверхпроводимости в реальном материале с дефектами. Это поможет физикам понять, как сверхпроводящие "островки" соединяются друг с другом и при каких условиях материал перестает быть сверхпроводником и превращается в изолятор. Это позволит моделировать квантовые переходы и искать новые материалы намного быстрее, что особенно характерно для сверхпроводников с хаотично расположенными примесями, подытожили ученые.