論文の概要: QuantumMatterExplorer: An Autonomous Agent for the Discovery of Quantum Many-Body Phases of Matter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.32001v1
- Date: Thu, 22 Oct 2026 23:54:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-27 01:38:06.311563
- Title: QuantumMatterExplorer: An Autonomous Agent for the Discovery of Quantum Many-Body Phases of Matter
- Title（参考訳）: QuantumMatterExplorer: 物質多体相の発見のための自律エージェント
- Abstract要約: 本稿では,ハミルトニアンとパラメータのみを入力とする自律エージェントQuantumMatterExplorerを紹介する。
エージェントは、大きな言語モデルと永続的な計画、専門的な計算物理スキルのライブラリ、密度行列再正規化グループ計算を組み合わせる。
パラメータースキャンを評価するために適応的に量を選択し、証拠が蓄積されるにつれて有限サイズ解析を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8739101659113157
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Mapping the phase diagram of a new quantum Hamiltonian demands expert judgement at every step: which observables to measure, where in parameter space to compute, or how to separate genuine order from finite-size artefacts. We introduce QuantumMatterExplorer, an autonomous agent that takes only a Hamiltonian and its parameter ranges as input and returns a phase diagram obtained from its own numerical simulations. The agent is built on a large language model and is designed to reason over a long horizon, maintain a persistent written plan, and drive a set of computational tools, with density-matrix renormalization group (DMRG) calculations cross-checked against independent exact diagonalization. The agent combines a large language model with persistent planning, a library of expert computational-physics skills, and density-matrix renormalization group calculations validated against independent exact diagonalization. It adaptively selects quantities to evaluate, refines parameter scans, and performs finite-size analyses as evidence accumulates. After validating the approach on Hamiltonians with known transitions, we challenge it with a frustrated bilinear-biquadratic spin-1 chain with single-ion anisotropy, whose two-dimensional phase diagram was published only recently and is unlikely to appear in any training corpus. Given no hint about the expected physics, the agent proposes which observables to probe, and identifies candidate Néel, Haldane and dimerized phases, in broad agreement with the reference phase diagram. It also detects incommensurate correlations and infers the frustration-dependent geometry of the phase boundaries, all within an eight-hour compute budget. These results open a practical route to the autonomous computational discovery of new phases of quantum matter.
- Abstract（参考訳）: 新しい量子ハミルトニアンの位相図のマッピングは、どの観測可能な測度、計算するパラメータ空間の場所、あるいは有限サイズの人工物から真のオーダーを分離する方法など、あらゆるステップで専門家の判断を要求する。
本稿では,ハミルトニアンとそのパラメータのみを入力とする自律エージェントQuantumMatterExplorerを紹介し,その数値シミュレーションから得られた位相図を返却する。
エージェントは大きな言語モデルに基づいて構築され、長い地平線を推論し、永続的な計画を維持し、密度行列再正規化グループ(DMRG)計算を独立した正確な対角化に対してクロスチェックして、一連の計算ツールを駆動するように設計されている。
エージェントは、大きな言語モデルと永続的な計画、専門的な計算物理スキルのライブラリ、および独立した正確な対角化に対して検証された密度行列再正規化グループ計算を組み合わせる。
パラメータースキャンを評価するために適応的に量を選択し、証拠が蓄積されるにつれて有限サイズ解析を行う。
ハミルトン転移のアプローチを既知の遷移で検証した後、単イオン異方性を持つフラストレーションを持つ双線型双立方晶スピン-1鎖に挑戦し、その2次元位相図は最近になって公開されたばかりであり、いかなるトレーニングコーパスにも現れない。
期待された物理学についてのヒントがなければ、エージェントはどの観測可能度を探索し、候補のネエル、ハルデンおよび二量化相を基準位相図と広く一致して同定する。
また、不規則な相関を検知し、位相境界のフラストレーションに依存した幾何を推算する。
これらの結果は、量子物質の新しい位相の自律的な計算発見への実践的な道を開く。
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