Otimização via machine learning de armadilha magneto-óptica

dc.contributor.advisor1Teixeira, Raul Celistrino
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6108339817883159
dc.contributor.authorTafuri, Vinícius Bueno
dc.date.accessioned2026-08-13T18:28:54Z
dc.date.issued2025-02-25
dc.description.abstractLaser-cooled samples have been around for decades and have helped to produce great science contributions. More recently, machine learning (ML) has evolved a lot and has become an efficient means to investigate empirical models of complex systems. Typically, the complex dynamics presented by many-body interaction systems preclude precise analytical optimization of cooling mechanisms and capture. In this project, fundamental machine learning methods will be applied to optimize the preparation of neutral Rubidium-87 atoms, as it is one of the fundamental stages concerning the experimental realization of Bose-Einstein condensates. More specifically, the aim is to increase the number of trapped atoms in a magneto-optical trap (MOT) by establishing a connection between the physical model that describes the MOT operation and the function related to the ML algorithms’ performance during the optimization (i. e. the cost function). For this purpose, three widely known ML models will be investigated: Differential Evolution, Gaussian Process and Artificial Neural Networks. The solutions found by these algorithms tend to be radically different from the adiabatic, analytic solutions currently used by researchers and will be studied and compared. Despite this, the new solutions are expected to overcome the combination of previously known parameters optimizing the preparation of trapped atomic samples.eng
dc.description.resumoAmostras atômicas resfriadas via laser estão estabelecidas há décadas e fizeram grandes contribuições para a ciência. Mais recentemente, o aprendizado de máquina (Machine Learning ou ML) evoluiu muito e tornou-se um meio eficiente para investigar modelos empíricos de sistemas complexos. Normalmente, a dinâmica complexa apresentada pelos sistemas de interação de muitos corpos impede a otimização analítica precisa dos mecanismos de resfriamento e da captura. Neste projeto, serão aplicados os métodos fundamentais de aprendizado de máquina para otimizar a preparação de um conjunto atômico neutro de átomos de Rubídio-87, etapa fundamental para a realização experimental dos condensados de Bose-Einstein. Mais especificamente, pretende-se aumentar o número de átomos em uma armadilha magneto-óptica (MOT, em inglês) estabelecendo-se uma conexão entre o funcionamento do MOT e a função relacionada à performance dos algoritmos de ML (isto é, a função custo). Para isso, três métodos de otimização serão investigados: Evolução Diferencial, Processo Gaussiano e Redes Neurais Artificiais. Vale ressaltar que as soluções encontradas pelos algoritmos de aprendizado de máquina tendem a ser significativamente diferentes das soluções adiabáticas e contínuas adotadas pelos pesquisadores e, portanto, serão estudadas e comparadas no decorrer do projeto. De qualquer maneira, acredita-se que as novas soluções superarão a combinação de parâmetros já conhecidos que otimizam a preparação de amostras atômicas neutras, altamente densas e frias.por
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipIdFAPESP 2023/13719-5
dc.identifier.citationTAFURI, Vinícius Bueno. Otimização via machine learning de armadilha magneto-óptica. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24530.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24530
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.courseFísica - F
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectResfriamento a laserpor
dc.subjectArmadilha magneto-ópticapor
dc.subjectAprendizado de máquinapor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::METROLOGIA, TECNICAS GERAIS DE LABORATORIO, SISTEMA DE INSTRUMENTACAO
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleOtimização via machine learning de armadilha magneto-ópticapor
dc.title.alternativeOptimization of a magneto-optical trap via machine learningeng
dc.typeTCC

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