Quanten-Simulationen mit MATLAB am VSC
Schnellere Quanten-Simulationen mit MATLAB am Vienna Scientific Cluster
Das MATLAB-Training am Vienna Scientific Cluster (VSC) half Dr. Anna Francuz von der Universität Wien, ihren Code zu beschleunigen und Fortschritte in der Forschung zu stark korrelierten Quantensystemen zu erzielen.
Bevor groß angelegte Quantencomputer Realität werden, müssen Forschende kleinere Simulationen durchführen, um Theorien zu testen und das Verhalten komplexer Quantensysteme besser zu verstehen. Genau das ist die Arbeit von Dr. Anna Francuz an der Universität Wien, wo sie das komplexe Verhalten stark verschränkter Quantensysteme untersucht.
Im Jahr 2024 nahm Dr. Francuz an einem Workshop zu Parallelrechnen mit MATLAB teil, der vom Vienna Scientific Cluster (VSC), MathWorks und EuroCC Austria organisiert wurde. Der Kurs vermittelte den Teilnehmenden die Möglichkeiten von MATLAB im Bereich High-Performance Computing (HPC) und zeigte, wie MATLAB-Code auf dem VSC ausgeführt werden kann. Nach dem praxisorientierten Training konnte Dr. Francuz ihre Simulationen beschleunigen und neue Komplexitätsstufen in ihrem Forschungsprojekt erschließen.
Beschleunigte Quanten-Simulationen auf dem VSC
In ihren eigenen Worten beschreibt Dr. Francuz die Auswirkungen des MATLAB-Trainings auf dem VSC:
„Phasendiagramme sind ein zentrales Werkzeug in der Untersuchung von Quantenvielteilchensystemen, da sie zeigen, wie sich ein System unter verschiedenen Bedingungen verändert – zum Beispiel von einem supraleitenden in einen isolierenden Zustand. Um solche Diagramme zu erstellen, berechnen wir den Grundzustand des Systems über viele Parameterwerte hinweg. Das auf einem Laptop zu tun, kann extrem langsam sein – und aufgrund der Speicheranforderungen manchmal unmöglich.
Um dieses Problem zu umgehen, führen wir diese Berechnungen jetzt auf dem Vienna Scientific Cluster mit MATLAB Parallel Server™ durch. Damit können wir deutlich größere Quantensysteme modellieren und die Ergebnisse direkt mit experimentellen Daten vergleichen. Aktuell untersuchen wir Phasendiagramme eines programmierbaren Quantensimulators mit 256 Quantenbits (Qubits) – ein spannender neuer Ansatz in unserer Arbeit mit zweidimensionalen Tensornetzwerken.“
Dank des Trainings und des Zugangs zu Österreichs leistungsstärksten Supercomputern – VSC-4 (37.920 Kerne) und VSC-5 (98.560 Kerne) – treiben Dr. Francuz und ihr Team die Grenzen der quantenphysikalischen Simulation weiter voran.
Vollständiger Artikel von Dr. Anna Francuz