Edelen 利用機器學習來微調粒子加速器，而 Kurinsky 則開發了基于量子信息科學的暗物質探測器。
能源部 SLAC 國家加速器實驗室的 Auralee Edelen 和 Noah Kurinsky 將因改變科學家調整粒子加速器實驗的方式以及物理學家用來尋找暗物質微弱跡象的探測器的工作而獲得著名的早期職業研究計劃獎。
SLAC 科學家是來自美國各地大學和國家實驗室的 83 名獲獎者之一，每人將在五年內每年獲得 500,000 美元。
“支持美國的科學家和研究人員在他們的職業生涯早期將確保美國保持在科學發現的最前沿，并為我們最緊迫的挑戰制定解決方案，”美國能源部長詹妮弗·格蘭霍爾姆說。“今天宣布的資金將使受助人能夠自由地找到一些最復雜問題的答案，因為他們將自己確立為各自領域的專家。
SLAC 首席研究官兼基礎物理學副實驗室主任 JoAnne Hewett 說：“早期職業研究計劃在支持有前途的年輕科學家開展壯觀的職業方面非常成功。讓我們兩位在機器學習和量子信息科學檢測器開發的前沿領域工作的杰出研究人員獲得這一認可真是太棒了。這真正反映了 SLAC 的人才深度和我們對未來的承諾。”
Auralee Edelen 在作為費米實驗室的研究生研究員學習機器學習技術和粒子加速器控制后，于 2018 年來到 SLAC。她的工作重點是如何使用機器學習更精確地預測和定制粒子加速器光束——加速器社區才剛剛開始認真研究這一領域，她說。
雖然研究人員擁有大量用于優化加速器性能的數據、模型和方法，但“我們還沒有將所有這些放在一起進行全面的加速器調整，”Edelen 說。“從目前的測試來看，我們知道機器學習技術有很大的潛力可以比我們以前更精確、更快速地調整粒子束。”
當她剛開始在科羅拉多州立大學學習加速器物理學時，機器學習可以應用于加速器的想法相對較新。當時，標準的調優程序對于該領域的許多人來說似乎已經足夠了。但是現在，研究人員正在尋找對光束的更精確控制，特別是對于需要前所未有的光束特性和穩定性的科學和醫學中的新應用。
她說，Edelen 喜歡融合學科以尋求解決此類難題的過程。
“我對看似完全不同的研究領域之間的邊界可能發生的事情感興趣，從機器學習到經典控制理論再到粒子加速器科學。甚至哲學和心理學也有有趣的視角來思考機器學習，”埃德倫說。她說，研究人員可以獲得更好的結果，“通過超越你的領域，看看具有不同學術背景的人如何應對類似的挑戰。”
該獎項將使 Edelen 能夠更深入地研究應用于加速器的機器學習的基本問題，例如某些傳統上數據密集型的技術是否可以普遍應用于多種類型的設施，無論它們是加速電子還是質子或其他東西。
她的導師兼 SLAC 加速器研究部主任黃志榮說：“自從她攻讀博士學位以來，Auralee 一直處于將機器學習技術應用于粒子加速器的前沿。我們很幸運讓她加入我們的加速器研究部門并領導這項工作。”
Noah Kurinsky：用于暗物質檢測的量子比特
Kurinksy 在 SLAC 的研究可以追溯到近十年前，當時他還是斯坦福大學的研究生。在那里，他與 KIPAC 科學家 Richard Partridge 合作開發SuperCDMS 項目的探測器，這是一項預計將于明年開始運行的地下暗物質實驗。
用于此類實驗的傳感器通常通過檢測從晶體(例如硅或金剛石)中的原子中釋放出來的電子來工作。這些電子與周圍的晶體相互作用，在晶體中產生稱為聲子的振動。然后，固定在晶體上的傳感器檢測聲子。到 2018 年完成博士學位時，庫林斯基已經根據該原理開發了一種檢測器，可以檢測晶體中產生的單個電子。
庫林斯基在費米實驗室擔任萊德曼研究員之后的三年，他說這讓他可以自由探索一系列不同的想法和項目，包括用于天文學的 CCD 探測器和旨在探測軸子的實驗，這些實驗被提議作為解釋對于暗物質。
那次實驗讓他想到了使用一個版本的量子比特——量子計算機的基本組成部分——作為探測器。理想的量子比特對可能撞擊它們的電子或其他形式的輻射根本不敏感。但通過研究如何使它們更健壯，Kurinsky 解釋說，研究人員還可以弄清楚如何使它們更敏感。從某種意義上說，破解量子比特會將其變成一個極其靈敏的粒子探測器。
“當我申請 SLAC 時，我說我想來這里看看我如何破壞量子比特并將它們制成傳感器，”庫林斯基說。
憑借他的早期職業獎，庫林斯基說他很高興能開始這項工作。在第一年，他計劃建立自己的實驗室并與其他實驗室合作，以習慣于制造基于量子比特的探測器并嘗試一些小的改變，例如增加傳感器尺寸以使其對聲子更敏感或將電磁場應用于晶體收集更多的電子。然后，他和他的實驗室將在 SLAC 制造和測試他們的設計。
“這是一個非常困難的問題，”庫林斯基說，但“到五年計劃結束時，我們可以更好地了解剩余的挑戰，在這一點上，它更像是一個工程問題而不是物理問題。 ”
Richard Partridge 是 SLAC 的高級科學家，也是 Kavli 粒子天體物理和宇宙學研究所的高級成員，他在研究生學習期間為 Kurinsky 提供了建議，他說：“Noah 一直是推動低質量暗物質前沿的領導者，從他的博士 在斯坦福工作并繼續在費米實驗室工作。他現在領導著一項雙管齊下的工作，利用低溫技術來尋找暗物質和快速發展的量子信息領域。很高興看到這些努力得到早期職業獎的認可。”
