Edelen 利用机器学习来微调粒子加速器，而 Kurinsky 则开发了基于量子信息科学的暗物质探测器。

能源部 SLAC 国家加速器实验室的 Auralee Edelen 和 Noah Kurinsky 将因改变科学家调整粒子加速器实验的方式以及物理学家用来寻找暗物质微弱迹象的探测器的工作而获得著名的早期职业研究计划奖。

SLAC 科学家是来自美国各地大学和国家实验室的 83 名获奖者之一，每人将在五年内每年获得 500,000 美元。

“支持美国的科学家和研究人员在他们的职业生涯早期将确保美国保持在科学发现的最前沿，并为我们最紧迫的挑战制定解决方案，”美国能源部长詹妮弗·格兰霍尔姆说。“今天宣布的资金将使受助人能够自由地找到一些最复杂问题的答案，因为他们将自己确立为各自领域的专家。

SLAC 首席研究官兼基础物理学副实验室主任 JoAnne Hewett 说：“早期职业研究计划在支持有前途的年轻科学家开展壮观的职业方面非常成功。让我们两位在机器学习和量子信息科学检测器开发的前沿领域工作的杰出研究人员获得这一认可真是太棒了。这真正反映了 SLAC 的人才深度和我们对未来的承诺。”

Auralee Edelen 在作为费米实验室的研究生研究员学习机器学习技术和粒子加速器控制后，于 2018 年来到 SLAC。她的工作重点是如何使用机器学习更精确地预测和定制粒子加速器光束——加速器社区才刚刚开始认真研究这一领域，她说。

虽然研究人员拥有大量用于优化加速器性能的数据、模型和方法，但“我们还没有将所有这些放在一起进行全面的加速器调整，”Edelen 说。“从目前的测试来看，我们知道机器学习技术有很大的潜力可以比我们以前更精确、更快速地调整粒子束。”

当她刚开始在科罗拉多州立大学学习加速器物理学时，机器学习可以应用于加速器的想法相对较新。当时，标准的调优程序对于该领域的许多人来说似乎已经足够了。但是现在，研究人员正在寻找对光束的更精确控制，特别是对于需要前所未有的光束特性和稳定性的科学和医学中的新应用。

她说，Edelen 喜欢融合学科以寻求解决此类难题的过程。

“我对看似完全不同的研究领域之间的边界可能发生的事情感兴趣，从机器学习到经典控制理论再到粒子加速器科学。甚至哲学和心理学也有有趣的视角来思考机器学习，”埃德伦说。她说，研究人员可以获得更好的结果，“通过超越你的领域，看看具有不同学术背景的人如何应对类似的挑战。”

该奖项将使 Edelen 能够更深入地研究应用于加速器的机器学习的基本问题，例如某些传统上数据密集型的技术是否可以普遍应用于多种类型的设施，无论它们是加速电子还是质子或其他东西。

她的导师兼 SLAC 加速器研究部主任黄志荣说：“自从她攻读博士学位以来，Auralee 一直处于将机器学习技术应用于粒子加速器的前沿。我们很幸运让她加入我们的加速器研究部门并领导这项工作。”

Noah Kurinsky：用于暗物质检测的量子比特

Kurinksy 在 SLAC 的研究可以追溯到近十年前，当时他还是斯坦福大学的研究生。在那里，他与 KIPAC 科学家 Richard Partridge 合作开发SuperCDMS 项目的探测器，这是一项预计将于明年开始运行的地下暗物质实验。

用于此类实验的传感器通常通过检测从晶体(例如硅或金刚石)中的原子中释放出来的电子来工作。这些电子与周围的晶体相互作用，在晶体中产生称为声子的振动。然后，固定在晶体上的传感器检测声子。到 2018 年完成博士学位时，库林斯基已经根据该原理开发了一种检测器，可以检测晶体中产生的单个电子。

库林斯基在费米实验室担任莱德曼研究员之后的三年，他说这让他可以自由探索一系列不同的想法和项目，包括用于天文学的 CCD 探测器和旨在探测轴子的实验，这些实验被提议作为解释对于暗物质。

那次实验让他想到了使用一个版本的量子比特——量子计算机的基本组成部分——作为探测器。理想的量子比特对可能撞击它们的电子或其他形式的辐射根本不敏感。但通过研究如何使它们更健壮，Kurinsky 解释说，研究人员还可以弄清楚如何使它们更敏感。从某种意义上说，破解量子比特会将其变成一个极其灵敏的粒子探测器。

“当我申请 SLAC 时，我说我想来这里看看我如何破坏量子比特并将它们制成传感器，”库林斯基说。

凭借他的早期职业奖，库林斯基说他很高兴能开始这项工作。在第一年，他计划建立自己的实验室并与其他实验室合作，以习惯于制造基于量子比特的探测器并尝试一些小的改变，例如增加传感器尺寸以使其对声子更敏感或将电磁场应用于晶体收集更多的电子。然后，他和他的实验室将在 SLAC 制造和测试他们的设计。

“这是一个非常困难的问题，”库林斯基说，但“到五年计划结束时，我们可以更好地了解剩余的挑战，在这一点上，它更像是一个工程问题而不是物理问题。 ”

Richard Partridge 是 SLAC 的高级科学家，也是 Kavli 粒子天体物理和宇宙学研究所的高级成员，他在研究生学习期间为 Kurinsky 提供了建议，他说：“Noah 一直是推动低质量暗物质前沿的领导者，从他的博士 在斯坦福工作并继续在费米实验室工作。他现在领导着一项双管齐下的工作，利用低温技术来寻找暗物质和快速发展的量子信息领域。很高兴看到这些努力得到早期职业奖的认可。”