Investigadores Jóvenes: Dr. Axel Dente – FaMAF

–Estimados, como les contara en el HPCDay, estuvo la premiación de “HPCLatAm Awarded Student’s works” les solicitamos a los jovenes investigadores si querían dar a conocer su trabajo y este es uno de ellos.–

TITLE:

GPU enhanced spin dynamics with Trotter-Suzuki evolutions.

Author: Axel D. Dente

ABSTRACT:

Las simulaciones de dinámica cuántica son usadas frecuentemente en física y en química para caracterizar la naturaleza de sistemas en la escala atómica y molecular. En particular el estudio de la dinámica de espines resulta relevante en el área de Resonancia Magnética Nuclear [1-2], donde el comportamiento dinámico  permite caracterizar la interacción entre los átomos de una molécula.

Uno de los principales obstáculos en las simulaciones cuánticas, es el problema de la escalabilidad exponencial. Esto impide simular sistemas con un gran número de partículas.

Uno de los métodos usados para evaluar la dinámica se basa en la aproximación de Trotter-Suzuki [3-4], la cual nos permite reducir la dimensión del problema, pasando de una escalabilidad 2^2N a una 2^N. El algoritmo que implementa este método fue diseñado previamente para ejecutarse en un solo core de la CPU.

En este trabajo efectuamos una implementación paralela que se ejecuta en placas de video (GPUs). Con el objetivo de comparar la eficiencia de cada método, procedimos a evaluar el tiempo de ejecución de cada uno de los algoritmos. En el desarrollo del algoritmo, evaluamos diferentes lenguajes de programación y concluimos que la implementación con Cuda C nos permitió obtener un speedup de 90 X.

[1] Alvarez, G. A., Danieli, E. P., Levstein, P. R., & Pastawski, H. M. (2008). Phys. Rev. Lett. 101 (12), 120503.

[2] D. P. DiVincenzo, “The physical implementation of quantum computation”, quant-ph/0002077.

[3] De Raedt, H., Hams, A., Michielsen, K., & De Raedt, K. (1999). Computer Physics communications, 132 (1-2), 28.

[4] H. D. Raedt and K. Michielsen, quant-ph/0406210.

Acá van los links de la charla y el poster:

Gracias Axel por tu colaboración y nuevamente Felicitaciones por el premio!!!