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基于图形处理器加速数值求解三维含时薛定谔方程

唐富明 刘凯 杨溢 屠倩 王凤 王哲 廖青

基于图形处理器加速数值求解三维含时薛定谔方程

唐富明, 刘凯, 杨溢, 屠倩, 王凤, 王哲, 廖青, 等
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-05-11

基于图形处理器加速数值求解三维含时薛定谔方程

  • 湖北省武汉工程大学,光能数理学院,光学信息与模式识别湖北省重点实验室

摘要: 量子力学领域中对强激光场与原子分子相互作用的理论研究非常依赖于数值求解含时薛定谔方程.本文在强场电离的背景下并行求解氢原 子的三维含时薛定谔方程.基于球极坐标系,采用分裂算符-傅立叶变换 方法将含时薛定谔方程进行了离散化.由此可得到长度规范下的光电子 连续态波函数.图形处理器(GPU)可以依托多线程结构充分发挥细粒度 并行的优势,实现整体算法的并行加速.计算实验表明,相对于中央处 理器(CPU),GPU 并行计算有着最高约 50 倍的加速比.由此可见,基于 GPU 加速数值求解三维含时薛定谔方程能够显著缩短计算耗费的时 间.这一工作对利用 GPU 快速求解三维含时薛定谔方程有着重要的指导意义.

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