Variational Monte Carlo (VMC) is an approach for computing ground-state wavefunctions that has recently become more powerful due to the introduction of neural network-based wavefunction parametrizations. However, efficiently training neural wavefunctions to converge to an energy minimum remains a difficult problem. In this work, we analyze optimization and sampling methods used in VMC and introduce alterations to improve their performance. First, based on theoretical convergence analysis in a noiseless setting, we motivate a new optimizer that we call the Rayleigh-Gauss-Newton method, which can improve upon gradient descent and natural gradient descent to achieve superlinear convergence with less than double the computational cost. Second, in order to realize this favorable comparison in the presence of stochastic noise, we analyze the effect of sampling error on VMC parameter updates and experimentally demonstrate that it can be reduced by the parallel tempering method. In particular, we demonstrate that RGN can be made robust to energy spikes that occur when the sampler moves between metastable regions of configuration space. Finally, putting theory into practice, we apply our enhanced optimization and sampling methods to the transverse-field Ising and XXZ models on large lattices, yielding ground-state energy estimates with remarkably high accuracy after just 200 parameter updates.


翻译:蒙特卡洛(VMC)是计算地面状态波子的一种方法,由于引入以神经网络为基础的波子偏差,这一方法最近变得更加强大。然而,高效地训练神经波子以趋同为最低能量仍然是一个难题。在这项工作中,我们分析VMC所使用的优化和取样方法,并采用修改方法来改进其性能。首先,根据无噪音环境下的理论趋同分析,我们鼓励一个新的优化器,即我们称之为Rayleigh-Gaus-Newton方法,它可以改进梯度下降和自然梯度下降,以达到超线趋同,而计算成本要低于一倍。第二,为了在出现随机噪音的情况下实现这一有利的比较,我们分析了取样错误对VMC参数更新的影响,并实验性地表明,通过平行的调和方法可以减少这种效果。特别是,我们证明RGN可以对采样器在组合空间的元表区域之间移动时出现的能源涨幅变得强大。最后,将理论化为实践,我们用强化的优化和采样方法对高水平的地平纬率进行高水平的模型,然后对地平纬度的地点的地平纬度进行。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
【新书】贝叶斯网络进展与新应用,附全书下载
专知会员服务
119+阅读 · 2019年12月9日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月8日
Phase-aware Speech Enhancement with Deep Complex U-Net
VIP会员
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
【新书】贝叶斯网络进展与新应用,附全书下载
专知会员服务
119+阅读 · 2019年12月9日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员