低光子产率应用中光子传播的 GPU 加速：面向电子-离子子对冲击器的 Opticks
仪器与探测器
2025-12-09 v1 高能物理 - 实验
核实验
加速器物理
摘要
Cherenkov 和其他荧光探测器仿真中花费的大部分时间都花在光子传输，即光线追踪，这是 GPU 特别适合完成的任务。我们展示了 EIC-Opticks，这是 Opticks 的一个分支，利用事件聚合技术大幅加速低至中等光子产率实验的光子传输仿真。在给定探测器的完整 Geant4 蒙特卡罗仿真期间，光子仿真在 GPU 上使用 NVIDIA OptiX 框架完成。我们采用 ePIC pfRICH 探测器进行验证。我们发现 GPU 和 CPU 仿真结果优良一致。对于动量为 的 个电子，EIC-Opticks 在多线程 Geant4 上实现约数量级的加速，在单线程执行上最高可达 倍。在低至中等应用场景下，事件聚合将单事件的每光子仿真时间从约 降低到约 批量处理，约为 倍。为了便于安装， 我们编写了 Spack 软件包，可用单条命令安装。此外，还提供了 Docker 容器供已安装 EIC-Opticks 的用户使用。EIC-Opticks 提供了常见陷阱的防护措施（例如体积转换、光线追踪设置优化）。
引用
@article{arxiv.2512.06061,
title = {GPU acceleration of optical photon propagation in low photon yield applications: Opticks for the Electron Ion Collider},
author = {Gabor Galgoczi and Kolja Kauder and Maxim Potekhin and Sakib Rahman and Dmitri Smirnov and Torre Wenaus},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.06061},
year = {2025}
}