Netta Karjalaiselle kesäharjoittelu oli samalla maailman paras kandityö

Netta Karjalainen voitti Global Undergraduate Awards -kilpailun matematiikka ja fysiikka -kategoriassa Helsingin yliopistossa valmistuneella kandidaatin tutkielmallaan. Tutkielman pohjatyö valmistui hänen kesäharjoittelunsa aikana Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan laitoksen Correlated Quantum Materials (CQM) -ryhmässä. Voittaneen opinnäytetyön nimi on "Inferring underlying Heisenberg spin Hamiltonian from a spin spectral function for a quantum spin liquid by a neural network", ja opinnäytetyöhön perustuva tutkimusartikkeli julkaistiin Physical Review Applied -lehdessä elokuussa.

Kesäharjoittelu tarjosi Karjalaiselle mahdollisuuden tutustua samanaikaisesti koneoppimiseen ja mielenkiintoisiin kvantti-ilmiöihin. Molemmat olivat hänelle uusia aiheita. Projektin ja kirjoitusprosessin alussa nämä aiheet tuntuivat aloittelijasta hyvin haastavilta ja vaikeasti hahmotettavilta.

Karjalainen sovelsi hankkeessa kuitenkin onnistuneesti koneoppimista muuntamaan atomien läpi kulkevat virtaukset suoraan systeemin matemaattiseksi kvanttikuvaukseksi. Työ on tieteellisesti vaikuttava erityisesti sen lähestymistavan uutuuden vuoksi.

"Atomitason järjestelmät noudattavat kvanttimekaniikkaa, mutta yleensä emme voi tietää, mikä on matemaattinen kuvaus. Kokeellisesti voimme mitata, miten virrat kulkevat yksittäisten atomien läpi – joka on seurausta niiden kvanttikuvauksesta – mutta emme voi suoraan tietää sitä", sanoo Karjalaisen ohjaaja, professori Jose Lado.

Positiivinen työympäristö ja odottamattoman lopputulos

Harjoittelu oli kemiaa pääaineena opiskelevan Karjalaisen ensimmäinen. Karjalainen sanoo Ladolla olleen sekä kärsivällisyyttä että kykyä selittää uudet teoreettisen fysiikan aiheet kattavasti ja tarjota apua tarvittaessa. Karjalainen päätti kirjoittaa kandidaatin tutkielmansa hankkeesta, koska työ oli hänestä  niin kiehtova.

"Minusta tuntui, että opin jatkuvasti uutta ja minua kannustettiin tekemään parhaani. Kun olin saanut opinnäytetyöni valmiiksi ja kuulin kilpailusta, tiesin heti, että minun pitäisi osallistua. Voitto tuli kuitenkin täytenä yllätyksenä. En olisi voinut kuvitellakaan, että voisin voittaa kansainvälisessä kilpailussa - kategoriassa, joka ei ollut edes pääaineeni", Karjalainen sanoo.