物理學(xué)XX科研機(jī)構(gòu)科研實(shí)習(xí)生實(shí)習(xí)報(bào)告一、摘要

2023年7月1日至2023年8月31日，我在XX科研機(jī)構(gòu)擔(dān)任科研實(shí)習(xí)生，崗位為理論物理研究助理。核心工作成果包括參與量子多體系統(tǒng)模擬項(xiàng)目，完成15組密度矩陣renormalizationgroup（DMRG）計(jì)算，獲得系統(tǒng)臨界指數(shù)α=0.35±0.05（誤差范圍基于1000次迭代結(jié)果），并優(yōu)化了參數(shù)初始化算法，將計(jì)算效率提升28%。期間應(yīng)用了Python進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，MATLAB實(shí)現(xiàn)模型迭代，掌握了DMRG算法的并行化部署流程。提煉出的可復(fù)用方法論包括動(dòng)態(tài)參數(shù)調(diào)整策略，適用于強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系研究。

二、實(shí)習(xí)內(nèi)容及過程

2023年7月1日至8月31日，我在XX科研機(jī)構(gòu)實(shí)習(xí)，崗位是理論物理研究助理。實(shí)習(xí)目的是深入了解凝聚態(tài)物理前沿課題，掌握數(shù)值模擬方法。單位研究方向主要是低維量子系統(tǒng)和強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子物理，氛圍挺開放的，導(dǎo)師經(jīng)驗(yàn)豐富，實(shí)驗(yàn)室有N個(gè)高性能服務(wù)器，環(huán)境不錯(cuò)。

實(shí)習(xí)內(nèi)容是參與一個(gè)量子多體系統(tǒng)項(xiàng)目，重點(diǎn)是研究含磁性相互作用的費(fèi)米子模型。具體做了15組密度矩陣renormalizationgroup（DMRG）計(jì)算，系統(tǒng)規(guī)模從10個(gè)粒子擴(kuò)展到50個(gè)粒子。用Python寫腳本跑計(jì)算，然后用MATLAB做數(shù)據(jù)分析，畫相變曲線。記得8月10號左右，我把初始基組從隨機(jī)生成改成按費(fèi)米子統(tǒng)計(jì)權(quán)重生成，結(jié)果算得快了點(diǎn)，每次跑15組數(shù)據(jù)從3天縮短到2天，效率提升大概28%。導(dǎo)師還讓我嘗試并行化，我學(xué)了下MPI的用法，把單核計(jì)算改成4核并行，雖然只快了1倍，但算大系統(tǒng)時(shí)能省不少時(shí)間。

遇到的挑戰(zhàn)主要是參數(shù)調(diào)優(yōu)，DMRG容易跑掛。有一次算一個(gè)50粒子系統(tǒng)，參數(shù)設(shè)置不對，結(jié)果集根本不對，折騰了兩天才找到問題，原來是混合時(shí)間設(shè)太短了。后來我就準(zhǔn)備了個(gè)參數(shù)掃描表，一步步試，效率高多了。還學(xué)了個(gè)新東西，用變分原理優(yōu)化波函數(shù)構(gòu)建，精度比傳統(tǒng)方法高些。

實(shí)習(xí)成果就是那15組數(shù)據(jù)，算出了系統(tǒng)在特定溫度下的能譜和磁響應(yīng)，得到了臨界指數(shù)α=0.35±0.05，誤差是重復(fù)算1000次取標(biāo)準(zhǔn)差。導(dǎo)師說結(jié)果跟他們之前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)定性一致。最大的收獲是學(xué)會(huì)了怎么處理實(shí)際科研問題，從參數(shù)調(diào)到并行化，每一步都挺磨人的。思維上認(rèn)識到理論物理不光是推導(dǎo)公式，數(shù)值模擬現(xiàn)在太重要了，很多現(xiàn)象光靠解析不行。

單位管理上有時(shí)候有點(diǎn)亂，比如實(shí)驗(yàn)設(shè)備報(bào)修要等挺久，而且培訓(xùn)機(jī)制一般，沒系統(tǒng)地講過數(shù)值軟件操作，都是靠自己摸索。崗位匹配度上，雖然學(xué)到了東西，但感覺跟本專業(yè)課程銜接得不夠緊密，有些基礎(chǔ)概念還得重新看。建議單位可以搞個(gè)新人培訓(xùn)周，把常用軟件和實(shí)驗(yàn)流程講講，設(shè)備報(bào)修流程也優(yōu)化下，能快很多。這8周確實(shí)讓我對科研有了更直觀的認(rèn)識，雖然過程挺累的，但挺值。對職業(yè)規(guī)劃來說，我現(xiàn)在更想往計(jì)算物理方向發(fā)展了，打算接下來多學(xué)點(diǎn)相關(guān)課程。

三、總結(jié)與體會(huì)

這8周，從2023年7月1號到8月31號在XX科研機(jī)構(gòu)的實(shí)習(xí)經(jīng)歷，讓我對物理學(xué)，特別是理論計(jì)算部分，有了實(shí)打?qū)嵉恼J(rèn)識。實(shí)習(xí)的價(jià)值在于把書本知識和實(shí)際操作擰在了一起。以前看DMRG算法，覺得就是套公式，實(shí)習(xí)中自己動(dòng)手調(diào)參數(shù)、寫腳本、分析結(jié)果，才發(fā)現(xiàn)里面門道多著呢。比如7月15號左右調(diào)試一個(gè)新模型，算了很久都不收斂，跟導(dǎo)師請教后才知道是初始波函數(shù)選得離解體太遠(yuǎn)，換了個(gè)改進(jìn)的生成方法，第二天就收斂了。這種踩坑又解決問題的過程，比單純聽課收獲大太多了。

實(shí)習(xí)也讓我更清楚自己想干嘛了。之前覺得搞理論物理就是紙筆推導(dǎo)，現(xiàn)在看來計(jì)算模擬才是未來趨勢。這幾個(gè)月用到的Python、MATLAB、MPI這些技能，我打算接下來系統(tǒng)學(xué)一下，爭取把代碼能力再提升層樓，可能明年會(huì)報(bào)個(gè)高性能計(jì)算相關(guān)的線上課，或者考個(gè)相關(guān)證書，為以后找相關(guān)方向的工作鋪路。行業(yè)里看，計(jì)算物理崗位越來越多了，像DMRG、變分原理這些方法，現(xiàn)在做凝聚態(tài)、量子信息都離不開，發(fā)展前景挺明的。

心態(tài)上變化挺大的。以前做作業(yè)，對錯(cuò)對錯(cuò)就完了，現(xiàn)在明白科研是個(gè)責(zé)任活，15組數(shù)據(jù)、α=0.35±0.05這種結(jié)果，每個(gè)數(shù)字都得對得上，差一點(diǎn)就全盤否定。8月20號左右負(fù)責(zé)的一個(gè)項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)，連續(xù)三天在服務(wù)器上跑計(jì)算，盯著屏幕等結(jié)果，雖然累但挺有成就感?？箟耗芰Υ_實(shí)比以前強(qiáng)了點(diǎn)，也體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性，導(dǎo)師和師兄師姐給的建議特別關(guān)鍵。從學(xué)生到準(zhǔn)職場人的感覺，就是肩上多了一份沉甸甸的責(zé)任，但也覺得未來有方向了，挺帶勁的。這段經(jīng)歷會(huì)一直記著，是實(shí)實(shí)在在的財(cái)富。

四、致謝

感謝XX科研機(jī)構(gòu)給