在混合超级计算机上推进第一性原理量子输运模拟的极限
计算物理
2018-12-05 v1 材料科学
摘要
我们将密度泛函理论软件包CP2K与纳米器件模拟器OMEN的能力相结合，以在第一性原理下研究前所未有之大纳米结构中的输运现象。基于CP2K为给定体系生成的哈密顿量与重叠矩阵，OMEN对所有可能的电子动量与能量求解具有开放边界条件（OBCs）的薛定谔方程。为加速这一核心操作，我们开发了名为SplitSolve的鲁棒算法。它利用混合节点优势，在CPU上同时处理OBCs并在GPU上求解薛定谔方程。我们在Cray-XK7 Titan上的关键成果为：（i）与标准方法相比求解时间缩短一个数量级以上，使得模拟超过50000个原子的结构成为可能；（ii）从756节点扩展至18564节点时并行效率达97%；（iii）持续性能达15 DP-PFlop/s。
引用
@article{arxiv.1812.01396,
title = {Pushing Back the Limit of Ab-initio Quantum Transport Simulations on Hybrid Supercomputers},
author = {Mauro Calderara and Sascha Brueck and Andreas Pedersen and Mohammad H. Bani-Hashemian and Joost VandeVondele and Mathieu Luisier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.01396},
year = {2018}
}