GPU-accelerated time integration of Gross-Pitaevskii equation with discrete exterior calculus
Julkaisuvuosi
2022
Tekijät
Kivioja, Markus; Mönkölä, Sanna; Rossi, Tuomo
Abstrakti:
The quantized vortices in superfluids are modeled by the Gross-Pitaevskii equation whose numerical time integration is instrumental in the physics studies of such systems. In this paper, we present a reliable numerical method and its efficient GPU-accelerated implementation for the time integration of the three-dimensional Gross-Pitaevskii equation. The method is based on discrete exterior calculus which allows us the usage of more versatile spatial discretization than traditional finite difference and spectral methods are applicable to. We discretize the problem using six different natural crystal structures and observe the correct choices of spatial tiling to decrease the truncation error and increase the reliability compared to Cartesian grids. We pay attention to the computational performance optimizations of the GPU implementation and measure speedups of up to 152-fold when compared to a reference CPU implementation. We parallelize the implementation further to multiple GPUs and show that 92% of the computation time can fully utilize the additional resources.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti/Sarja
Kustantaja
Volyymi
278
Artikkelinumero
108427
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Matematiikka; Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Alankomaat
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Ei
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1016/j.cpc.2022.108427
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä