大規模かつ高精度な量子化学計算に向けた分散並列処理の実装と評価

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2024-08-01
• タイトル: 大規模かつ高精度な量子化学計算に向けた分散並列処理の実装と評価
• 言語: jpn
• キーワード / 主題Scheme: Other
• キーワード / 主題: 量子コンピューティング
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh
• 資源タイプ: technical report
• 著者所属: 富士通株式会社
• 著者所属: 富士通株式会社
• 著者所属: 富士通株式会社
• 著者所属: 富士通株式会社
• 著者所属: 富士通株式会社
• 著者名: 飯嶋, 直輝; 今村, 智史; 高, 虹; 笠置, 明彦; 吉田, 英司
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: 量子化学計算とは，コンピュータを用いた計算によって分子の構造や性質を分析する手法である．量子化学計算の基本は対象とする分子の基底エネルギー計算であり，そのために計算精度と計算量が異なる様々なアルゴリズムが存在する．一般的には計算量が少ない密度汎関数理論（DFT）が広く使用されるが，より高精度な計算には計算量が多い結合クラスター法（CC 法）などが必要である．また，近年では量子コンピュータ上で実行可能な変分量子固有値ソルバ（VQE）も注目されている．そこで本研究では，密度行列埋め込み理論（DMET）を用いて分子を複数のフラグメントに分割し，フラグメントごとの計算処理を MPI 並列実行することで高速かつ高精度な量子化学計算を実現する．また，DMET の処理に対して 2 種類の高速化を実施する．フラグメントの計算処理には CC 法の代表的な一種である CCSD もしくは VQE を用い，スーパーコンピュータ ABCI を用いて DMET の実行時間と計算精度を評価する．分子全体の基底エネルギーを CCSD で求める場合との比較評価を行った結果，分子を分割することより計算精度はわずかに低下するものの，シングルノードにおいては約 4 倍の高速化を達成し，MPI 並列化された CCSD を 12 ノードにおいて実行する場合に対しては 4 ノードにおいて約 13 倍の高速化を達成した．さらに，DMET を適用することで CCSD と VQE を組み合わせた古典/量子ハイブリッド計算も可能であることも実証した．
• 書誌レコードID / 収録物識別子タイプ: NCID
• 書誌レコードID / 収録物識別子: AN10463942
• 書誌情報: 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）; 巻 2024-HPC-195, 号 17, p. 1-7, 発行日 2024-08-01
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 2188-8841
• Notice: SIG Technical Reports are nonrefereed and hence may later appear in any journals, conferences, symposia, etc.
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会