Lekolînwan Nêzîktêdayînek Hesabkirinê Ji bo Simulasyona Têkiliyên Ronahî-Madeyê Pêşdixin

Lêkolînerên li zanîngeha Tsukuba li Japonya, ji bo simulasyona danûstendinên di navbera madde û ronahiyê de di pîvana atomê de rêgezek nû ya hesabkirinê pêş xistin. Van danûstendinên ronahiyê bi gelemperî ji bo afirandina teknolojiyên mîna lazer, dîodên ronahiyê (LED) û demjimêrên atomî têne bikar anîn. Lêbelê, nêzîkatiyên hesabker ên heyî yên ji bo modelkirina van têkiliyan bi gelemperî di bikêrhatî û kapasîteyê de sînordar in.

Lêkolîna nû di nav de hate weşandin Kovara Navnetewî ya Serlêdanên Computing Performansa Bilind. 

Rêbaza Hesabkirinê ya Bilind-Efficient

Lêkolîn rêbazek nû ya pir bikêrhatî ji bo simulkirina danûstendinên ronahiyê-maddeyê di pîvana atomê de vedibêje. 

Yek ji sedemên ku ev pêwendiyan ew qas dijwar in ku simulekirin ev e ku diyardeyên ku bi danûstendinan re têkildar in, gelek warên cihêreng ên fizîkê, wek belavbûna pêlên ronahiyê û dînamîkên elektron û îyonan di madeyê de digirin. Pirsgirêkek din jî ev e ku diyardeyek dikare cûrbecûr pîvanên dirêj û dem bigire. 

Du Rêbazên Veqetandî

Xwezaya pirfîzîk û pirjimarî ya pirsgirêkê tê vê wateyê ku têkiliyên ronahiyê-maddeyê bi gelemperî bi du rêbazên hesabker ên cihêreng têne model kirin. Ji van rêbazan yekem analîza elektromagnetîk tê gotin, û ew zeviyên elektromagnetîk ên ronahiya ku têne lêkolîn kirin vedihewîne. Ya duyemîn hesabek kuantum-mekanîkî ya taybetmendiyên optîkî yên madeyê ye. 

Van her du rêbazan texmîn dikin ku zeviyên elektromagnetîk qels in û di pîvana dirêjiyê de cûdahî heye.

Profesor Kazuhiro Yabana nivîskarê payebilind ê lêkolînê ye.

Yabana dibêje, "Nêzîkatiya me rêyek yekgirtî û pêşkeftî peyda dike ji bo simulkirina danûstendinên ronahiyê." "Em bi çareserkirina hevdemî sê hevkêşeyên sereke yên fizîkê vê serketinê bi dest dixin: hevkêşeya Maxwell ji bo qadên elektromagnetîk, hevkêşeya Kohn-Sham-a girêdayî ji bo elektronan, û hevkêşana Newton ji bo îyonan."

Lêkolîner pişta xwe dan nermalava xweya hundurîn SALMON (Scalable Ab initio Light-Matter simulator for Optics and Nanoscience) da ku rêbazê bicîh bikin. Wan koda komputerê ya simulasyonê xweşbîn kirin da ku performansa wê zêde bikin berî ceribandina kodê bi modela danûstendinên ronahiyê-maddeyê di fîlimek zirav a dîoksîtê silicon amorf de. Ev fîlima zirav a silicon dîoksîtê amorf ji zêdetirî 10,000 atoman pêk tê. 

Simulasyon bi karanîna nêzîkê 28,000 girêkên Fugaku, ku superkomputera herî bilez a cîhanê ye ku li Navenda RIKEN ya Zanistên Hesabkirinê ya li Kobe, Japonya ye, pêk hat.

Profesor Yabana dibêje, "Me dît ku koda me zehf bikêrhatî ye, ku digihîje armanca her gavê yek saniyeyê ya ku ji bo sepanên pratîkî hewce dike." "Performansa nêzîkê nirxa xweya herî zêde ya gengaz e, ku ji hêla firehiya bandê ya bîranîna komputerê ve hatî destnîşan kirin, û kod xwedan taybetmendiya xwestekek mezinbûna qels a hêja ye."

Ev nêzîkatiya nû dikare were bikar anîn da ku fenomenên cihêreng ên di optîk û fotonîkî yên nanopîvan de bigerin.