Forsker sætter rekord for kvantekemiberegninger

En forsker fra The Australian National University (ANU) har brugt en af ​​de kraftigste supercomputere i verden til at forudsige de kvantemekaniske egenskaber af store molekylære systemer med en nøjagtighed, der overgår alle tidligere eksperimenter.

Beregninger af denne type har potentiale til at løse vigtige problemer i energiproduktion, brændstofproduktion, vandrensning, og fremstilling af medicin, fødevarer, tekstiler, og forbrugsgoder.

Ved at køre sine nye algoritmer på Summit-supercomputeren på Oak Ridge National Lab i USA, Dr. Giuseppe Barca har slået verdensrekorden for den største Hartree-Fock-beregning, der nogensinde er udført, sætter nye standarder inden for High-Performance Computing.

Hartree-Fock-metoden hjælper med at bestemme den elektroniske struktur og energien af ​​et kvantemekanisk molekylært system.

Beregningen kørte i lidt over en halv time med 26, 268 NVIDIA V100 Graphics Processing Units (GPU'er) og simulerede 20, 063 vandmolekyler med en opløsning, der aldrig før var mulig.

"Den nye algoritme bringer kvantemekanik til næste niveau med hensyn til molekylære størrelser, gør det muligt for os at nå skalaer så store, at de tilhører biologiens domæner, " sagde Dr. Barca.

"Sådanne beregningsmæssige forudsigelser åbner helt nye forskningshorisonter på områder, hvor eksperimenter er for dyre eller simpelthen upraktiske. Dette resultat sætter benchmark for sammenligning i de kommende år."

Professor Sean Smith, direktør for National Computational Infrastructure sagde, at omfanget af beregningen var "massivt."

"GPU'er er beregningsmæssigt mere kraftfulde og energieffektive end CPU'er, men meget sværere at udnytte. At bruge titusindvis af GPU-kerner med en sådan effektivitet er en stor beregningsmæssig udfordring."

Forskningen vil blive præsenteret på den kommende Supercomputing 2020-konference, den fremtrædende begivenhed på High-Performance Computing-kalenderen.