Hochleistungsrechencluster (Teilfinanzierung)

• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525263282

Niedrigdimensionale Quantensysteme reagieren in großer Vielfalt auf symmetrieverletzende fundamentale Wechselwirkungen, zeigen eine komplexe Dynamik ausgelöst durch Licht-Materie-Wechselwirkungen und liefern die Schlüsselbausteine für die Bildung und das Design neuer Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften. Mehr als ein halbes Dutzend Forschungsgruppen der Philipps-Universität Marburg, aus der theoretischen Chemie und Physik sowie verwandten Disziplinen, entwickeln und nutzen eine Vielzahl computergestützter Ansätze, die von kosteneffizienten Methoden des maschinellen Lernens bis hin zu hochentwickelten ab-initio-Methoden reichen, um die fassettenreichen Eigenschaften dieser herausfordernden Systeme vorherzusagen, zu analysieren und gezielt zuzuschneiden. Das gemeinsame fundamentale Problem ist, der hohen Komplexität und der steilen Skalierung des Rechenaufwands Herr zu werden, die mit diesen korrelierten Quantensystemen einhergehen. Mit diesem Antrag gedenken die beteiligten Forschungsgruppen, Hochleistungscomputerressourcen in einem Großgerät zu bündeln, das zentral an der Philipps-Universität Marburg aufgestellt und administriert wird und speziell auf die spezifischen Anforderungen der Algorithmen zur Behandlung korrelierter Quantensysteme ausgelegt ist. So wird eine vielseitige Plattform für kleine bis mittelgroße Anwendungen sowie ein zentrales Test-, Aufbau- und Entwicklungswerkzeug für größere Berechnungen an nationalen Hoch- und Höchstleistungszentren bereitgestellt. Das hier vorgeschlagene System „Marburger Rechen-Cluster Quantensysteme“ (MaRCQuant) stellt die Computerressourcen bereit, die essentiell für diese Forschungsrichtung sind. Eine zentrale Installation nutzt optimal die ausgeprägten Kompetenzen und Erfahrungen, die durch den erfolgreichen Betrieb des jüngst stillgelegten universitätsweiten Rechenclusters MaRC2 bezüglich Konfiguration, Betrieb, Nutzung und Wartung gewonnen wurden. MaRCQuant wird entsprechend der spezifischen Hardwareanforderungen, insbesondere großer Hauptspeicher- und Plattenplatzbedarf, konfiguriert, die unverzichtbar sind für eine detaillierte und hinreichend genaue Beschreibung der Struktur und Dynamik von Quantensystemen in fortgeschrittenen Anwendungsfeldern der Material- und Molekülwissenschaften, Elektronenstrukturtheorie, Vielteilchenphysik und ultraschnellen Quantendynamik. Der Cluster wird diese Ressourcen in Form eines mittelgroßen (Tier-3) Numeriksystems bereitstellen. Die verfolgte Forschungsaktivität ist integraler Bestandteil diverser größerer Forschungsprojekte der Philipps-Universität, insbesondere laufender Sonderforschungsbereiche sowie zahlreicher weiterer Gemeinschaftsprojekte. Des Weiteren wird der geplante Cluster eine wichtige Ressource für zukünftige (inter-)nationale Forschungsprojekte der beteiligten Forschenden aus der Chemie, Physik und angrenzenden Disziplinen sein.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hochleistungsrechencluster (Teilfinanzierung)
• Gerätegruppe: 7000 Datenverarbeitungsanlagen, zentrale Rechenanlagen
• Antragstellende Institution: Philipps-Universität Marburg
• Leiter: Professor Dr. Robert Berger