AF: Small: Is the Simulation of Quantum Many-Body Systems Feasible on the Cloud?
AF:小:量子多体系统的模拟在云端可行吗?
基本信息
- 批准号:1525943
- 负责人:
- 金额:$ 33.02万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2015
- 资助国家:美国
- 起止时间:2015-08-01 至 2019-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Simulating quantum mechanics with its unique effects such as superposition, interference, and entanglement is a hard problem for classical computing systems including supercomputers and computer clouds with a very large number of servers. To efficiently simulate large quantum-mechanical systems using a computer cloud one has to overcome major obstacles. This research investigates optimal algorithms for contracting tensor networks which arising in the study of condensed matter physics. These algorithms minimize the required communication between the nodes of the computer cloud and exploit its hierarchical organization. The broader research objective in this effort is to optimally exploit the architecture of hierarchically organized systems for big data applications that exhibit fine-grained parallelism.This research project aims to find new efficient methods for simulating large quantum systems that are important for quantum information processing, condensed matter physics, materials science, and chemistry. Its goals are to design and implement novel parallel and distributed simulation algorithms optimized for cloud computing environments such as Amazon Web Services and the National Science Foundation?s future cloud for scientific computing. The ultimate motivation of this project is to enable researchers world-wide to significantly push the boundary in terms of the size of quantum systems that they can simulate reliably and within a reasonable time and with a reasonable budget. While the research mainly concentrates on efficient algorithms and their implementation for the study of properties of condensed matter systems, it also attempts to derive generic strategies to other classes of applications, for instance, in artificial intelligence and in machine learning.
模拟量子力学及其独特的效应,如叠加,干涉和纠缠,对于包括超级计算机和具有大量服务器的计算机云在内的经典计算系统来说是一个难题。为了使用计算机云有效地模拟大型量子力学系统,人们必须克服主要障碍。本研究探讨凝聚态物理中张量网络收缩的最佳化演算法。这些算法最大限度地减少了计算机云的节点之间所需的通信,并利用其分层组织。本研究课题的主要目的是,在大数据应用中,最大限度地利用具有细粒度并行性的层次化系统结构,寻找对量子信息处理、凝聚态物理、材料科学、化学等具有重要意义的大型量子系统进行模拟的新方法。它的目标是设计和实现新的并行和分布式仿真算法优化云计算环境,如亚马逊网络服务和国家科学基金会?未来的科学计算云。该项目的最终目的是使世界各地的研究人员能够在合理的时间内以合理的预算可靠地模拟量子系统的大小。虽然研究主要集中在有效的算法及其实现的凝聚态系统的性质的研究,它也试图获得通用的策略,以其他类别的应用程序,例如,在人工智能和机器学习。
项目成果
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