次世代計算資源上のカイラルクォークシミュレーション

2012 年度 実績報告書

• 研究領域: 素核宇宙融合による計算科学に基づいた重層的物質構造の解明
• 研究課題/領域番号: 23105715
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 出渕 卓 独立行政法人理化学研究所, 計算物理研究グループ, グループリーダー (60324068)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 大規模数値計算 / モンテカルロ / 統計誤差縮減法 / 固有値問題 / メニコア / GPGPU / ドメイン分割法

研究実績の概要

本年度は 新たに導入された BlueGene/Q (3.5 rack 700 TFLOPS peak)上で、自然界のクォーク質量に等しい物理点上の アップ、ダウン、ストレンジ の軽いクォークの関わる物理量の計算を、効率良く行うための研究を行った結果、5倍から40倍もの計算効率化を果たすことが出来た。 目的とする正確な物理量（高コスト）とその近似計算（低コスト）の両方を、後者の近似計算をより頻繁（正確な計算の～100倍程度の頻度）行うことによって統計誤差を下げ、なおかつ格子理論の対称性を使うことに計算結果にバイアスを入れない All-Mode Averaging (AMA) という 方法を提案した。物理量の骨組みとなるクォークの伝搬関数を計算する際に、長距離の伝搬を支配するクォークの低エネルギーモードを固有ベクトルを求めることにより正確に扱い、短距離伝搬を担う 高エネルギーモードは多項式近似を行う。新しい計算資源である BlueGene/Q や GPU 上で、それぞれの資源の特長を生かした固有ベクトル計算を高効率で行うためのアルゴリズム implicitly restarting Lanczos with Chebyshev acceleration を開発・実装した。BlueGene/Q 上での計算コードは 理論絶対ピークの 30%の速度を超えており、この世代のメニコア環境下では満足のいく効率だと思われる。現在の方法では、より大体積の格子計算では、より大きなメモリ容量が必要 (体積の2乗に比例）であり、ドメイン分割法などの方法で必要メモリを減らすことが現在の課題であるが、これに関しても今現在進展を得つつある。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Domain Wall QCD with Near-Physical Pions (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Arthur et al
  • 雑誌名: Phys.Rev.D 巻: - ページ: -
  • DOI: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] The K→(ππ)I=2 Decay Amplitude from Lattice QCD (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Blum et al
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 巻: 108 ページ: 141601-1～5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.141601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Full QED+QCD low-energy constants through reweighting (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa et al
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett 巻: 109 ページ: 072002-1～5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.072002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonperturbative tuning of an improved relativistic heavy-quark action with application to bottom spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Aoki et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.D 巻: 86 ページ: 116003-1～28
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.86.116003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lattice determination of the K→(ππ)I=2 Decay Amplitude A2 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Blum et al
  • 雑誌名: Phys.Rev.D 巻: 86 ページ: 074513-1～26
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.86.074513
• [雑誌論文] Lattice quantum chromodynamics at the physical point and beyond (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Aoki et al
  • 雑誌名: PTEP 巻: 01A102 ページ: 31 pages
  • DOI: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Error reduction technique using covariant approximation and application to nucleon form factor (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Blum, T. Izubuchi and E Shintani
  • 雑誌名: PoS 巻: LATTICE 2012 ページ: 262, 8 pages
  • DOI: 10.1093/ptep/pts002
• [雑誌論文] Hadronic corrections to the muon anomalous magnetic moment from lattice QCD (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Blum, M. Hayakawa, T. Izubuchi
  • 雑誌名: PoS 巻: LATTICE 2012 ページ: 022, 15 pages
  • DOI: -
• [学会発表] Lattice QCD+QED and its applications (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Izubuchi
  • 学会等名: QCD Structure
  • 発表場所: Wuhan, China
  • 年月日: 2012-10-07 – 2012-10-20
  • 招待講演
• [学会発表] Lattice calculation of the nucleon EDM (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Blum, T. Izubuchi, E. Shintani
  • 学会等名: ECT* workshop EDM Searches at Storage Rings
  • 発表場所: Trento, Italy
  • 年月日: 2012-10-01 – 2012-10-05
  • 招待講演
• [学会発表] A new class of error reduction techniques and its application (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Blum, T. Izubuchi, E. Shintani
  • 学会等名: New Frontiers in Lattice Gauge Theory Workshop, Galileo Galilei Institute for Theoretical Physics
  • 発表場所: Florence, Italy
  • 年月日: 2012-08-27 – 2012-09-28
  • 招待講演
• [学会発表] Lattice QCD+QED (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Izubuchi
  • 学会等名: INT Summer School on Lattice QCD for Nuclear Physics, Univ. Washington
  • 発表場所: Univ Washington, Seattle
  • 年月日: 2012-08-14 – 2012-08-24
  • 招待講演
• [学会発表] Iospin breaking studies from lattice QCD + QED (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Izubuchi
  • 学会等名: The 7th International Workshop on Chiral Dynamics, Jefferson Lab
  • 発表場所: Jefferson Lab, Virginia
  • 年月日: 2012-08-06 – 2012-08-10
  • 招待講演
• [学会発表] Aslash SeqSrc AMA (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Blum, T. Izubuchi, E. Shintani
  • 学会等名: LHP IV, The 4th International Workshop on Lattice Hadron Physics, Univ. Adelaide
  • 発表場所: Univ. Adelaide, Adelaide
  • 年月日: 2012-07-07 – 2012-07-09
  • 招待講演
• [学会発表] CAA: Covariant Approximation Averaging a class of error reduction techniques (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Blum, T. Izubuchi, E. Shintani
  • 学会等名: QCDNA VII, The Seventh International Workshop on Lattice QCD and Numerical Analysis, Univ Adelaide
  • 発表場所: Univ. Adelaide, Adelaide
  • 年月日: 2012-07-04 – 2012-07-06
  • 招待講演
• [学会発表] Error reduction technique using covariant approximation and application to nucleon form factor (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Blum, T. Izubuchi and E Shintani
  • 学会等名: LATTICE 2012
  • 発表場所: Cairns Convention Centre, Cairns, Australia
  • 年月日: 2012-06-24 – 2012-06-29
• [学会発表] Hadronic corrections to the muon anomalous magnetic moment from lattice QCD (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Blum, M. Hayakawa, T. Izubuchi
  • 学会等名: LATTICE 2012
  • 発表場所: Cairns Convention Centre, Cairns, Australia
  • 年月日: 2012-06-24 – 2012-06-29
  • 招待講演
• [学会発表] Lattice QCD + QED from Isospin breaking to g-2 light-by-light (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Izubuchi
  • 学会等名: LATTICE 2012
  • 発表場所: Cairns Convention Centre, Cairns, Australia
  • 年月日: 2012-06-24 – 2012-06-29
  • 招待講演
• [学会発表] New methods for lattice-QCD calculations of the hadronic light-by-light contribution to g-2 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Blum, T. Izubuchi, E. Shintani
  • 学会等名: Project X Physics Study Workshop
  • 発表場所: Fermi National Accelerator Laboratory, IL
  • 年月日: 2012-06-14 – 2012-06-23
  • 招待講演
• [学会発表] Proton Decay Matrix Elements from Latticee QCD (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Izubuchi, E. Shintani
  • 学会等名: Project X Physics Study Workshop
  • 発表場所: Fermi National Accelerator Laboratory, IL
  • 年月日: 2012-06-14 – 2012-06-23
  • 招待講演