Rechnercluster

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464531296

An der Universität Regensburg ist ein neuer Lehrstuhl „Computergestützte Theorie der kondensierten Materie“ im Aufbau. Wir bewerben uns um einen Rechnercluster, der an diesem Lehrstuhl die zentrale Plattform für Code-Entwicklung, Testen und Benchmarking werden soll. Er wird zudem die Ressourcen für in kurzer Zeit durchzuführende Rechnungen bereitstellen, die besonders bei der Zusammenarbeit mit Experimentatoren von Bedeutung sind, die oft auf kurzfristige Ergebnisse angewiesen sind, was im Widerspruch zu traditionellen Queuing-Policies der Supercomputerzentren steht. Der Computer-Cluster wird ein Mehrzweckgerät mit zwanzig Standardknoten zu jeweils 16 Kernen sein. Davon werden zwei Fat-Nodes mit 2 TByte RAM für speicherintensive Anwendungen zur Verfügung stehen. Die Maschine wird sich im Rechenzentrum der Universität Regensburg befinden und von diesem verwaltet werden. Der Cluster wird für alle Forschungslinien, die wir an unserem neuen Lehrstuhl verfolgen, von entscheidender Bedeutung sein: (i) Dank der Fat-Nodes werden Simulationen des Quantentransports mit unserem ab-initio-Paket AITRANSS für bisher nicht erreichbare Systemgrößen möglich. Beispielsweise können bei der Simulation von Stromflüssen durch einzelne Moleküle auch für relativistische Berechnungen große Teile der Reservoirs einbezogen werden, sodass eine Konvergenz der Systemgrößen ermöglicht wird. (ii) Wir untersuchen Phänomene in ungeordneten Materialien, z.B. die Anderson-Lokalisierung, den Quanten-Hall-Effekt und den Supraleiter-Isolator-Übergang. Dabei ist eine rechnerisch aufwendige Mittelung über Ensembles von Zufallsmatrizen erforderlich. Insbesondere bei Studien zur Multifraktalität müssen Eigenvektoren sehr großer Matrizen gefunden werden, die in unseren Anwendungen äußerst speicheraufwendig sind. Auch hier werden wir stark von der neuen Rechnerleistung und insbesondere von Fat-Nodes profitieren. (iii) Bei den elektronischen Strukturmethoden bietet die GW-Näherung wichtige Vorteile gegenüber der traditionellen Dichtefunktionaltheorie, zu Lasten des numerischen Aufwands. Für die Beschreibung von Anregungen verspricht eine zeitabhängige Erweiterung (tdGW) sehr hohe Präzision, da Wechselwirkungen zwischen Teilchen und Löchern in tdGW berücksichtigt werden, sodass auch deren gebundene Zustände (Exzitonen) beschrieben werden können. Wir streben die Entwicklung von tdGW in den nächsten Jahren an, und der neue Cluster wird einen Großteil des entsprechenden Rechenaufwands tragen. (iv) Motiviert durch Experimente zur Erzeugung höherer Harmonischer in topologischen Materialien erstellen wir ein Echtzeit-Simulationspaket, das auf Dichteatrizen aufbaut. Ein hoher Rechenaufwand ergibt sich aus den mit großer Genauigkeit durchzuführenden Zeitentwicklungen. Unsere enge Zusammenarbeit mit experimentellen Gruppen in einem kompetitiven Forschungsbereich macht den kurzfristigen Zugang zu umfangreicher Computerleistung für unseren Erfolg unerlässlich.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Rechnercluster
• Gerätegruppe: 7070 Arbeitsplatzrechner, Personalcomputer
• Antragstellende Institution: Universität Regensburg
• Leiter: Professor Dr. Ferdinand Evers