分布式多GPUAb Initio密度矩阵重规范化组算法与基酶的P集群的应用

科学领域:

• 量子化学 是一个量子化学.
• 计算化学计算化学
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 多核过渡金属化合物,如基酶中的铁硫,由于退化的d/f轨道,存在重大计算挑战.
• 现有的量子化学方法与这些系统的复杂性作斗争.

研究的目的:

• 开发一种新的计算方法,准确模拟复杂的过渡金属化合物.
• 克服当前量子化学方法的局限性,用于带有退化的d/f轨道的系统.

主要方法:

• 介绍了第一个分布式多图形处理单元 (GPU) *ab initio*密度矩阵重规范化组 (DMRG) 算法.
• 在现代高性能计算 (HPC) 基础设施上实施.
• 使用运算符并行和批量GPU收缩来并行运算符-波函数乘法.

主要成果:

• 为P星团的活跃空间模型 (在73个活跃轨道中114个电子) 实现了前所未有的键位 (D = 14,000).
• 使用48个NVIDIA A100 80 GB SXM GPU进行计算.
• 与仅使用CPU的计算相比,该系统的DMRG债券尺寸超过了此前的近三倍.

结论:

• 新的分布式多GPUDMRG算法显著提高了复杂系统的量子化学方法的能力.
• 这一进步允许对具有挑战性的多核过渡金属化合物进行更准确,更大规模的模拟.
• 开发的算法适用于现代HPC环境,为未来的发现铺平了道路.