Επιστήμονες από το Ινστιτούτο Φωτονικών Κβαντικών Συστημάτων (PhoQS) και το Κέντρο Παράλληλων Υπολογισμών (PC2) του Πανεπιστημίου του Πάντερμπορν ανέπτυξαν ένα ισχυρό λογισμικό ανοικτού κώδικα που τους επιτρέπει να προσομοιώνουν τη συμπεριφορά του φωτός σε κβαντικά συστήματα.
Phoenix
Το μοναδικό χαρακτηριστικό του εργαλείου αυτού, με την ονομασία Phoenix, είναι ότι επιτρέπει στους ερευνητές να εξετάζουν πολύπλοκα φαινόμενα με πρωτοφανή λεπτομέρεια, και όλα αυτά χωρίς να απαιτείται εξειδίκευση στους υπερυπολογιστές. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Computer Physics Communications.
Το Phoenix επιλύει εξισώσεις που περιγράφουν την αλληλεπίδραση φωτός με την ύλη σε κβαντικό επίπεδο, κάτι που είναι κρίσιμο για την κατανόηση και τον σχεδιασμό μελλοντικών τεχνολογιών όπως οι κβαντικοί υπολογιστές και τα προηγμένα φωτονικά συστήματα.
«Πιο συγκεκριμένα, εξετάζουμε τις λεγόμενες μη γραμμικές εξισώσεις Σρέντινγκερ και Gross-Pitaevskii σε δύο διαστάσεις του χώρου. Ο σχεδιασμός του Phoenix επιτρέπει την εκτέλεσή του είτε σε συνηθισμένα laptops είτε σε υψηλής απόδοσης GPU και είναι έως και χίλιες φορές ταχύτερο και έως και 99,8% πιο ενεργειακά αποδοτικό σε σύγκριση με συμβατικά εργαλεία», εξηγεί ο καθηγητής Στέφαν Σουμάχερ από το PhoQS.
Το Phoenix είναι διαθέσιμο δωρεάν για ερευνητές σε όλο τον κόσμο. Ήδη χρησιμοποιείται για τη μελέτη νέων φυσικών φαινομένων σε σπάνιες κβαντικές καταστάσεις φωτός και έχει τη δυνατότητα να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν και να παρακολουθούν το φως στις πιο μικρές κλίμακες.
Ο υποψήφιος διδάκτορας Jan Wingenbach, κύριος συγγραφέας της μελέτης, προσθέτει: «Η βελτιστοποίηση στο σημερινό επίπεδο κατέστη δυνατή μόνο μέσω της στενής μας συνεργασίας με τους ειδικούς στους υπολογισμούς υψηλών επιδόσεων (HPC) του PC2».
«Αυτή η συνεργία μεταξύ αιχμής στην κβαντική φωτονική και στους υπερυπολογιστές μάς επέτρεψε να επεκτείνουμε τα όρια της υπολογιστικής ισχύος και ικανότητας», δηλώνει ο Δρ. Ρόμπερτ Σάντε, ερευνητικός συνεργάτης και ειδικός HPC στο PC2.
Προκαταρκτικές εκδόσεις του Phoenix έχουν ήδη συμβάλει σε σημαντικές ανακαλύψεις στον τομέα της κβαντικής φωτονικής. Σύμφωνα με την ομάδα, το πρόγραμμα θα αποτελέσει κομβικό εργαλείο προσομοίωσης για την έρευνα νέων φωτονικών καταστάσεων και των αλληλεπιδράσεών τους.
Περισσότερες πληροφορίες: Jan Wingenbach et al, PHOENIX – Επίλυση Paderborn με υψηλή βελτιστοποίηση και ενεργειακή απόδοση για δισδιάστατες μη γραμμικές εξισώσεις Schrödinger με ενσωματωμένες επεκτάσεις, Computer Physics Communications (2025). DOI: 10.1016/j.cpc.2025.109689
Περισσότερες πληροφορίες και πρόσβαση στο Φοίνιξ: https://github.com/Schumacher-Group-UPB/PHOENIX
Παρέχεται από το Πανεπιστήμιο Paderborn
