Ученые из Научно-исследовательского института ядерной физики (НИИЯФ) МГУ продемонстрировали, как можно произвести сложные расчеты в рамках квантовой механики на персональном компьютере с графическим процессором. При этом на задачу потрачено всего 15 минут против 2-3 дней работы суперкомпьютера. Как им это удалось, физики описали в статье, опубликованной в журнале Computer Physics Communications, кратко о работе рассказывает сайт НИИЯФ.
Уравнения, о которых идет речь, были сформулированы еще в 60-х годах прошлого века российским математиком Людвигом Фаддеевым. Они описывали процесс рассеяния нескольких квантовых частиц, то есть представляли собой некий квантовомеханический аналог ньютоновой теории трех тел. Возникшая из этих исследований физика малочастичных систем сегодня представляет огромный интерес для ученых, занимающихся квантовой механикой. Из-за невероятной сложности для расчета уравнения в этой области долгое время не поддавались исследователям — до появления суперкомпьютеров.
Сейчас же физикам удалось так представить задачу, что с ней справился персональный компьютер, оснащенный мощным графическим процессором. Главной проблемой при решении уравнений рассеяния нескольких квантовых частиц было составление «ядра» — громадной двумерной таблицы, состоящей из десятков миллионов строк и столбцов, каждая ячейка которой сама по себе была результатом очень непростых вычислений.
Но эта таблица представляла собой экран с сотнями триллионов пикселей, и с помощью хорошего графического процессора ее вполне можно было построить. Воспользовавшись софтом, разработанным в компании-производителе процессора Nvidia, и написав собственные программы, ученые разбили свои вычисления на 65 тысяч потоков и смогли разрешить задачу.
«Эта работа, на наш взгляд, открывает совершенно новые пути в анализе ядерных и резонансных химических реакций, — сказал руководитель исследований Владимир Кукулин. — Она также может оказаться очень полезной для решения большого числа вычислительных задач в физике плазмы, электродинамике, геофизике, медицине и множестве других областей науки».
[Публикация подготовлена Центром популяризации научных знаний МГУ им. М.В. Ломоносова]
