Legeza, Örs (2025.11.01 - 2026.04.30)

Kivonat: Az olyan kvantumos rendszerek numerikus szimulációja, melyekben az atomi spinek vagy mozgékony elektronok közötti kölcsönhatás erős és nem lehet leírni ún. perturbációs módszerekkel a modern fizika középpontjában állnak. Ez azonban igen nagy kihívást jelent mert a számítógépes erőforrás általánosságban exponenciálisan skálázódik a rendszer méretével. Olyan algoritmusok kidolgozása, melyeknél ez polinomiális alakra hozható napjaink egyik legintenzívebben kutatott tudományterületének számít.

A sűrűségmátrix renormálási csoport (DMRG) algoritmus éppen egy ilyen módszer, aminek további nagy előnye, hogy a vonatkozó tenzor algebra a megmaradó kvantumszámok tükrében akár egymástól több millió független részfeladatra bontható. Mindez ideális környezetet biztosít MPI és GPU alapú masszív párhuzamosításhoz. A 2021-2024-es év során hibrid CPU és többszörös GPUval gyorsított alkalmazásainkkal már számos kvantumos rendszerre végeztünk szimulációkat, mely eredméneyinkből öt publikáció illetve kéziart is elérhető a Phys Rev B, J. Chem Theory and Comput folyóiratoban, illetve az arxiv-on.

A tervezett kutatási programban tervezünk olyan új fématomokat tartalmazó rendszereket vizsgálni, melyek a konvencionális kvantumkémiai módszerekkel nem lehetségesek, illetve új katalitikus reakciók során kialakuló közbenső állapotok elektronszerkezetének pontos meghatározását. Ezen felül erősen korrelált kétdimenziós fermion rácsmodellek statikus és dinamikus tulajdonságainak szimulációit is tervezzük elvégezni.

Szükséges feltételek: A tesztek elvégzéséhez dedikált node-ra van szükségünk lokális diszk mellett, azaz a teszt ideje alatt mind a nyolc GPU kártyát el kell érnünk és kizárólag saját alkalmazásunk futhat, máskülönben a tesztek eredményei nem lesznek hitelesek. Hasonloan programunk a GPU node teljes rendszerkapacitását kihasználja ezért ilyenkor más jobok nem futhatnak mert összeakadna a memóriakezelés és GPU kihasználás.