NVIDIA GPU 彻底改变了量子动力学模拟

NVIDIA GPU 已成为量子动力学模拟的重要工具，为研究人员提供处理复杂量子系统所需的计算能力。根据 NVIDIA 技术博客的说法，这些模拟是新材料、太阳能电池、电池和量子计算机等先进技术不可或缺的一部分。

量子动力学模拟的挑战

量子动力学涉及预测量子力学系统如何与其环境相互作用，这对于设计量子计算机和改进材料至关重要。模拟这些相互作用需要求解复杂的微分方程，通常涉及大型希尔伯特空间，传统方法很难解决。为了应对这些挑战，研究人员采用数值方法和近似法来有效地获得准确的结果。

流量方程的创新

柏林自由大学的研究人员 Jens Eisert 和 Steven Thomson 开发了一种使用流动方程的方法，可以以更高的计算效率模拟量子动力学。这种方法涉及通过一系列酉变换对哈密顿矩阵进行对角化，这一过程可以从 NVIDIA GPU 上的并行化中受益匪浅。

流动方程技术是有利的，因为它不受纠缠水平的限制，允许系统错误管理。这种方法还有助于多维系统的模拟，这对于现实世界的应用至关重要。

支持 GPU 的大规模模拟

利用 NVIDIA GPU，研究人员可以执行在传统 CPU 上无法进行的模拟。例如，涉及 24 个粒子的模拟在 CPU 上需要两个多小时，但使用 NVIDIA GTX 1660Ti GPU 则缩短至不到 15 分钟。这种效率对于推进量子动力学研究和最大限度地减少环境影响至关重要。

未来的研究将扩展这些方法，利用多节点 GPU 系统来模拟更大、更复杂的量子系统，提供补充张量网络等现有技术的见解。

NVIDIA 在量子研究中的作用

NVIDIA 的支持不仅限于硬件，还提供学术资助，使研究人员能够访问 GPU 资源。该计划支持量子计算、模拟和建模方面的研究，鼓励突破当前科学理解界限的发展。

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