PhD researcher · Colorado School of Mines Nghiên cứu sinh Tiến sĩ · Colorado School of Mines
Ben
From a single qubit to a whole planet
— a scroll through the scales I work at.
Từ một qubit đến cả một hành tinh
— hành trình qua các thang đo tôi nghiên cứu.
Scroll ↓ to zoom out Cuộn xuống ↓ để phóng ra
Quantum computing · annealing · gate-based · hybrid Máy tính lượng tử · annealing · gate-based · lai
Inverting seismic waves
with qubits.
Đảo ngược sóng địa chấn
bằng qubit.
Full-waveform inversion is a high-dimensional, non-convex optimization — exactly the kind of problem people want to throw at a quantum computer. I work across three flavors: annealing on the D-Wave Advantage (reformulating subproblems as QUBO), gate-based quantum hardware (variational algorithms on IBM-style devices), and hybrid quantum–classical methods that hand specific kernels to the quantum solver while the rest stays on classical HPC. Đảo ngược dạng sóng đầy đủ (FWI) là một bài toán tối ưu nhiều chiều, không lồi — đúng kiểu bài toán người ta muốn giao cho một máy tính lượng tử. Tôi nghiên cứu cả ba hướng: annealing trên D-Wave Advantage (định dạng các bài toán con dưới dạng QUBO), phần cứng lượng tử dựa trên cổng (thuật toán biến phân trên thiết bị kiểu IBM), và các phương pháp lai lượng tử–cổ điển giao những phần lõi cụ thể cho máy tính lượng tử, phần còn lại chạy trên HPC cổ điển.
~10−10 m · Density functional theory ~10−10 m · Lý thuyết phiếm hàm mật độ
Electron clouds. Đám mây điện tử.
Before atoms have positions they have orbitals — solutions to a many-body problem we don't solve exactly, but approximate beautifully with DFT, running on national HPC clusters. The same machinery gives me energies, forces, elastic moduli, equations of state — all the ingredients I feed into bigger simulations. Trước khi nguyên tử có vị trí, chúng có orbital — nghiệm của một bài toán nhiều hạt mà ta không giải chính xác được, nhưng xấp xỉ rất đẹp bằng DFT, chạy trên các cụm HPC quốc gia. Cùng cỗ máy đó cho tôi năng lượng, lực, mô-đun đàn hồi, phương trình trạng thái — những thành phần tôi đưa vào các mô phỏng lớn hơn.
~10−9 m · Molecular dynamics ~10−9 m · Động lực học phân tử
Atoms find their neighbours. Các nguyên tử tìm thấy nhau.
Drop ten thousand atoms in a box, give them forces, integrate Newton at one femtosecond a step. Squeeze. SiO2 rearranges; silicon grows from four bonds to six; pores collapse irreversibly. I run these on HPC and pull structure out with ring statistics, Voronoi cells, DBSCAN clustering — and increasingly with deep learning models that learn the order parameters the hand-crafted descriptors miss. Thả mười nghìn nguyên tử vào một hộp, cho chúng các lực, tích phân Newton từng bước một femtô-giây. Nén lại. SiO2 tái sắp xếp; silicon tăng từ bốn liên kết lên sáu; các lỗ rỗng sụp đổ không thể đảo ngược. Tôi chạy chúng trên HPC rồi trích xuất cấu trúc bằng thống kê vòng, ô Voronoi, phân cụm DBSCAN — và ngày càng dùng các mô hình học sâu học được những tham số trật tự mà các mô tả thủ công bỏ sót.
~106 m · Inside a rocky planet ~106 m · Bên trong một hành tinh đá
Hundreds of gigapascals. Thousands of kelvin. Hàng trăm gigapascal. Hàng nghìn kelvin.
The minerals from the previous scene now make up most of Earth's mantle. At these conditions, materials science is planetary science: the phase you find changes how seismic waves travel through it, and how mass redistributes itself over billions of years. Các khoáng vật từ cảnh trước giờ chiếm phần lớn manti Trái Đất. Ở những điều kiện này, khoa học vật liệu chính là khoa học hành tinh: pha mà bạn tìm thấy thay đổi cách sóng địa chấn truyền qua, và cách khối lượng tự tái phân bố qua hàng tỷ năm.
~107 m · Earth & planetary science ~107 m · Khoa học Trái Đất & Hành tinh
And out comes the planet. Và hành tinh hiện ra.
I image Earth's interior with ambient-noise tomography and invert it with full-waveform inversion — the same inversion problem we threw at the quantum annealer at the top of this page, just from the planetary side instead of the qubit side. Tôi chụp ảnh nội thất Trái Đất bằng chụp cắt lớp nhiễu nền và đảo ngược nó bằng FWI — chính là bài toán đảo ngược chúng ta đã giao cho máy annealer lượng tử ở đầu trang này, chỉ nhìn từ phía hành tinh thay vì phía qubit.
~1011 m · One star, a few rocky worlds ~1011 m · Một ngôi sao, vài thế giới đá
A pale blue dot, in context. Một chấm xanh nhạt, trong bối cảnh.
Earth is one of several planets around an unremarkable star. The same equations of state I study at the atomic scale govern super-Earths and icy moons light-years from here — which is why high-pressure mineral physics is also planetary science. Trái Đất là một trong nhiều hành tinh quanh một ngôi sao bình thường. Cùng những phương trình trạng thái tôi nghiên cứu ở thang nguyên tử cũng chi phối các siêu-Trái-Đất và mặt trăng băng cách đây nhiều năm ánh sáng — đó là lý do vật lý khoáng vật áp suất cao cũng là khoa học hành tinh.
~1021 m · One galaxy, ~1011 stars ~1021 m · Một thiên hà, ~1011 ngôi sao
Zoom out a bit more. Lùi ra thêm một chút.
A hundred billion suns in a spiral, most of them with planets. Most of those planets are rocky. Most of that rock is silicate. The little simulation cell from a few scenes ago is a sample of the universe's most abundant solid. Một trăm tỷ mặt trời trong một xoắn ốc, đa phần có hành tinh. Đa phần các hành tinh đó là đá. Đa phần đá đó là silicat. Cái ô mô phỏng nhỏ từ vài cảnh trước là một mẫu của chất rắn phổ biến nhất trong vũ trụ.
About · Colorado School of Mines Giới thiệu · Colorado School of Mines
Many scales. Nhiều thang đo.
I'm a PhD researcher working at the intersection of quantum computing (annealing, gate-based, hybrid), density functional theory, molecular dynamics, HPC, deep learning, and Earth & planetary science. If any of this overlaps with your work, I'd love to hear from you. Tôi là một nghiên cứu sinh tiến sĩ làm việc ở giao điểm giữa máy tính lượng tử (annealing, gate-based, hybrid), lý thuyết phiếm hàm mật độ, động lực học phân tử, HPC, học sâu, và khoa học Trái Đất & Hành tinh. Nếu có phần nào trùng với công việc của bạn, tôi rất muốn được liên hệ.
Google Scholar →
Publications and citations. Công bố và trích dẫn.
CV (PDF) → Hồ sơ (PDF) →
Education, research, and selected work. Học vấn, nghiên cứu, và tác phẩm tiêu biểu.
Blog →
Occasional notes and travel. Ghi chú thi thoảng và du lịch.
Get in touch: Liên hệ: hoanganh_nguyen@mines.edu
Ask me anything — anonymous works. Hỏi tôi bất cứ điều gì — có thể ẩn danh.
Goes straight to my inbox. Skip the name & email if you want. Chuyển thẳng vào hộp thư của tôi. Bỏ trống tên & email nếu bạn muốn.
Hello from somewhere on Earth. Xin chào từ đâu đó trên Trái Đất.