Kratos-polrad：用于具有一致偏振计算的蒙特卡洛模拟的新型GPU系统

偏振辐射是天体物理学中一种重要的诊断工具，在多样化的天体物理场景中为磁场几何、散射过程和三维结构提供独特的见解。为应对这些应用，我们提出了Kratos-polrad，一个基于Kratos异构计算框架构建的新型GPU加速蒙特卡洛辐射传输代码，用于自洽且高效的偏振计算。它在光子传播过程中对斯托克斯参数进行了全面处理，包括使用四元数代数进行晶格框架变换以及在单元中保持一致的非线性偏振消光，这对于建模具有对齐尘埃颗粒散射的辐射传输过程非常有用。该代码实现了两步偏振成像，将散射物理的蒙特卡洛采样与成像几何解耦，从而通过最大化光子包利用率实现高效合成。与解析解和已建立代码的广泛验证证明了其对多种偏振现象的准确处理，包括自散射偏振、对齐尘埃颗粒的二向色性消光以及扭曲磁场构型中的复杂偏振模式。通过利用大规模GPU并行性、优化内存访问模式以及光学厚单元的解析方法，Kratos-polrad相比基于CPU的方法实现了约 $10^{2}$ 倍的性能提升，使此前在偏振天体物理学中不可行的研究成为可能。