量子化学中的高性能计算

摘要

高性能计算在化学的计算模拟中有着广泛的应用.本文回顾了量子化学并行计算方法的现状,从量子化学的基本原理出发,阐述了HF和DFT方法、MBPT方法、CC方法、MCSCF方法、CI方法等量子化学计算方法的特点、软件技术和并行实现,并展望了未来的发展.目前，CULUMBUS软件是唯一有能力使用上千核实现CI方法的高效并行计算。I/O、负载均衡等困难导致目前各种CI方法的实现缺乏可扩展性。人们还需进一步修改计算模型，以获得更高的可扩展性。未来的E级计算机将可能包含百万以上的混合计算单元，获得更高的计算性能。由于E级平台计算时涉及的设备单元非常多，平均无故障时间将会减少，因而软件的容错性和健壮性将会被进一步考验。