基于图形处理器加速数值求解三维含时薛定谔方程

• 作者: 刘凯 唐富明 屠倩 廖青 杨溢 王凤 王哲
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 三维含时薛定谔方程 强场电离 并行计算
• 年，卷（期）: 2020,（23）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
• 页码范围: 124-130
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.69.20200700

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-傅里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. 计算表明, 相对于中央处理器(CPU), GPU并行计算有着最高约60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.