准绝热传播子路径积分的可扩展分布式内存实现
量子物理
2025-06-04 v1 化学物理
摘要
在非马尔可夫环境下的耗散量子动力学精确模拟面临着持续的计算挑战，特别是对于具有尖锐模式共振会导致长时间系统-浴关联的结构化环境。我们提出了一种影响系数掩膜辅助粗粒化（MACGIC）-准绝热传播子路径积分（-QUAPI）方法的可扩展分布式内存实现，该方法利用多个计算节点的内存资源，并通过一种新的预合并算法缓解了该方法的内存瓶颈，同时保持了数值精度。该分布式内存实现通过 MPI 协议将路径分布在计算节点上，并通过基于哈希图的实现实现了高效的高层路径管理。新实现的有效性在大规模耗散量子动力学模拟中得到了证明，这些模拟考虑了与包含尖锐共振的结构化非马尔可夫环境的耦合，并深入研究了该设置的收敛特性。通过调节结构化环境的模式共振频率相对于系统频率的关系，展示了该模拟方法的广泛适用性和非微扰性质。模拟揭示了由于强系统-环境相互作用导致的共振分裂，以及由于微扰方法中未考虑的玻色子模式多重激发导致的边带出现。这些模拟证明了新的 MACGIC-QUAPI 方法在存在强非马尔可夫系统-浴关联时的通用性。
引用
@article{arxiv.2506.03127,
title = {Scalable Distributed Memory Implementation of the Quasi-Adiabatic Propagator Path Integral},
author = {Roman Ovcharenko and Benjamin P. Fingerhut},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.03127},
year = {2025}
}
备注
First complete version, to be submitted to JCTC