Оснащение кафедры квантовой механики рабочими станциями для проведения ресурсоемких расчетов атомных и конденсированных систем

Project

Description



Оснащение научной группы вычислительными рабочими станциями будет способствовать успешному решению фундаментальных проблем и задач в рамках базовой НИР 11.38.237.2015, а также грантов РФФИ 11.15.258.2016 и 11.15.428.2016.
В частности, новое оборудование будет использовано для проведения следующих расчетов:

1) Расчет в рамках квантовой электродинамики вклада трехфотонного обмена к энергии основного состояние гелиеподобных и возбужденных состояний литиеподобных ионов. Двухэлектронные диаграммы трехфотонного обмена являются двухпетлевыми, т.е. выражения для них содержат интегрирования по двум независимым переменным, которые соответствуют энергии переносимой фотонами. Необходимые расчеты включают четырехкратное суммирование по полному спектру одноэлектронных состояний и, в частности, двукратное суммирование по угловым моментам. Таким образом, требуются масштабные расчеты с привлечением значительных вычислительных ресурсов.

2) Расчеты корреляционных поправок изотопическому массовому сдвигу (сдвигу уровней за счет эффекта ядерной отдачи) с помощью многоконфигурационного метода Дирака-Фока-Штурма. Подобные расчеты требуют постоянного доступа к компьютеру со значительным объемом разделяемой памяти (более 64 Гб).

3) Расчет рождения электрон-позитронных пар в низкоэнергетических столкновениях тяжелых ионов. Подобные расчеты требуют пропагации во времени значительного числа одноэлектронных состояний и эффективно осуществляются на многоядерных компьютерных системах.

4) Расчета сил Казимира для двух наноструктур из золота и кремния, периодических в двух пространственных направлениях и разделенных вакуумной щелью. Подобные расчеты требуют численного решения уравнений Максвелла с сложными граничными условиями и требуют как достаточного количества процессорных ядер, так и значительного количества оперативной памяти.

Для проведения и реализации расчетов необходимо использование лицензионных версий пакета Matlab2015b и выше. Необходимость дополнительных мощностей для успешной реализации проекта по гранту СПбГУ 11.38.237.2015 стала очевидной после проведения расчетов на кластере Huawei в вычислительном центре СПбГУ, опубликованных в статье: V.N.Marachevsky and A.D.Nelson, "The Casimir force for 2d sinusoidal gratings", EPJ Web of Conferences 125, 05024 (2016) http://dx.doi.org/10.1051/epjconf/201612505024 (индексируется в Scopus) . Имеющаяся ежегодная лицензия СПбГУ для Matlab Distributed Computing Server 2015b (MDCS) позволяет использовать максимум 32 ядра кластера Huawei вычислительного центра СПбГУ, притом если один из исследователей занял эти ядра для своих расчетов, другой исследователь проводить расчеты в пакете Matlab уже не сможет. Для проведения исследовательским коллективом всех планируемых расчетов в дополнение к мощностям вычислительного ресурсного центра СПбГУ требуются 2 дополнительные двухпроцессорные вычислительные рабочие станции HP Z840 по 28 ядер 2.6 GHz каждая (для реализации намеченной программы исследований необходимо их использование на полную мощность на протяжении 22-24 месяцев в 2017-2018 гг.). Наличие 56 дополнительных свободных ядер в 4-x процессорах Intel Xeon E5-2690 v4 и 2*128 Гб оперативной памяти позволит исследовательскому коллективу провести все намеченные на 2017-2018 годы расчеты.







Short title__
AcronymIAS_11.40.538.2017
StatusFinished
Effective start/end date1/01/1731/12/17