GPU-accelerated time integration of Gross-Pitaevskii equation with discrete exterior calculus
Publiceringsår
2022
Upphovspersoner
Kivioja, Markus; Mönkölä, Sanna; Rossi, Tuomo
Abstrakt
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.
Visa merOrganisationer och upphovspersoner
Publikationstyp
Publikationsform
Artikel
Moderpublikationens typ
Tidning
Artikelstyp
En originalartikel
Målgrupp
VetenskapligKollegialt utvärderad
Kollegialt utvärderadUKM:s publikationstyp
A1 Originalartikel i en vetenskaplig tidskriftPublikationskanalens uppgifter
Journal/Serie
Förläggare
Volym
278
Artikelnummer
108427
ISSN
Publikationsforum
Publikationsforumsnivå
1
Öppen tillgång
Öppen tillgänglighet i förläggarens tjänst
Ja
Öppen tillgång till publikationskanalen
Delvis öppen publikationskanal
Parallellsparad
Ja
Övriga uppgifter
Vetenskapsområden
Matematik; Data- och informationsvetenskap
Nyckelord
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Publiceringsland
Nederländerna
Förlagets internationalitet
Internationell
Språk
engelska
Internationell sampublikation
Nej
Sampublikation med ett företag
Nej
DOI
10.1016/j.cpc.2022.108427
Publikationen ingår i undervisnings- och kulturministeriets datainsamling
Ja