| 研究課題/領域番号 |
23500056
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| 研究機関 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
山田 進 独立行政法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究主幹 (80360436)
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| 研究分担者 |
町田 昌彦 独立行政法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究主席 (60360434)
松本 秀樹 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 研究支援者 (40209648)
大橋 洋士 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (60272134)
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| キーワード | ハイパフォーマンスコンピューティング / メニーコア / 並列化 / アルゴリズム / 密度行列繰り込み群 / 強相関量子多体系 |
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| 研究概要 |
密度行列繰り込み群（DMRG法）は電子間に強い相関のある量子モデル用のアプリケーションであるが、本来1次元モデル用に開発されたものであり、準2次元（梯子型）モデルにDMRG法をそのまま適用しようとするとメモリの使用量や計算量が非常に増大するため、並列化や高速化が必須になる。そこで、複数のコアを有するプロセッサであるメニーコアCPUで構成される並列計算機の利用を想定し、2次元モデル用のDMRG法の並列化・高速化を実施した。量子モデルの計算では、モデルから導出される行列とベクトルの掛け算が最も計算量が多いことから、量子問題の特徴から行列の構造が規則的になることを見出し、その性質を利用して並列化・高速化を実施した。実際にこの規則性を利用して、大規模なハイゼンベルグモデルやハバードモデルに対して並列化・高速化を実施し、原子力機構が有するPCクラスタや大型並列計算機FUJITSU BX900を利用した性能評価においてコア数が増加しても並列化の効果が得られることを確認した。これにより、これまで計算することが困難であった大規模な問題を並列計算機により効率的に計算することが可能になった。また、量子計算に現れる行列ベクトル積の特徴とメニーコアでの構造を考慮することで、大規模な並列計算機でも高速に実行できる通信手法を考案し、実際にBX900を用いた数値実験において2000コアを超える並列数であっても通常の通信手法よりも高速に通信できることを確認した。
この並列化・高速化の成果は、日本物理学会の秋季大会で発表するとともに並列計算分野の国際会議であるParco2013で発表を行った。また、Parco2013で発表した論文は会議の会議録に採択され出版された。さらに、開発した並列化コードを利用して得られた物理的な成果も物理学会の年次大会で発表するとともに論文として出版された。
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