Algorithms for Lattice Fermions

• Antragsteller: Professor Dr. Fakher Fakhry Assaad
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder ; Softwaretechnik und Programmiersprachen ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390966303

Materialwissenschaft ist ein Problem dessen Komplexität aus dem Zusammenspiel vieler unterschiedlicher Skalen herrührt. Das macht es notwendig, das Komplementäre Methoden eingesetzt werden müssen um die Physik auf den verschiedenen Energieskalen zu beschreiben. Kollektive Niederenergetische und emergente Phänomene wie Supraleitung, topologische Phasen der Materie oder Magnetismus werden durch Gittermodelle wechselwirkender Fermionen beschrieben.Das Ziel des ALF Projektes ist es nun ein einheitliches Software-Framework anzubieten das es ermöglicht eine Menge an fermionischen Modellen mithilfe der auxiliary field quantum Monte Carlo Methode zu behandeln. Es sind dokumentierte Schnittstellen vorhanden um die Spezifikation sehr allgemeiner Modelle zu ermöglichen, es gibt Bibliotheken zur Spezifikation der Gitterstruktur sowie Schnittstellen um verschiedene Observablen zu berechnen. Da es sich um ein stochastisches Verfahren handelt gibt es eine Bibliothek zur Fehleranalyse. Mit bestem Wissen können wir sagen, das es sich bei ALF um ein einzigartiges Software Projekt handelt, da es eine große Klasse an Modellsystemen beinhaltet. Wir sehen Anwendungen für das Projekt weit über die Festkörperphysik hinaus; z.B. in der Atom-, Kern- und Teilchenphysik. ALF befindet sich momentan im Prototyp Stadium und ist bereits öffentlich verfügbar unter http://alf.physik.uni-wuerzburg.de/. Das Ziel dieses Projektes ist es nun:i) Eine Platform zu erschaffen so das die beteiligten Forschergruppen gemeinsam an der Entwicklung von ALF teilhaben können.ii) Die Ausarbeitung der Dokumentation so das sie industriellen Ansprüchen genügt und die Zukunftsfähigkeit des Projektes sichergestellt ist.iii) Quanten Monte Carlo Verfahren zugänglich genug zu machen so das jeder in der Lage ist die Ergebnisse anderer Methoden zu verifizieren.iv) Einen leichten Zugang zu den Problemen korrelierter Elektronensysteme zu bieten, so das man in der Lage ist bei geringem Programmieraufwand mit neuen Ideen zu spielen.

• DFG-Verfahren: Forschungsdaten und Software (Wiss. Literaturversorgung und Informationssysteme)
• Mitverantwortlich: Dr. Florian Goth