Расчет дифракционных решеток ускорили «искривлением пространства»

Расчет дифракционных решеток ускорили «искривлением пространства»

Физики из МФТИ и французского Университета Жана Монне предложили новый метод моделирования рассеяния света на дифракционных решетках. Алгоритм требует меньше ресурсов, чем традиционные подходы и оптимизирован для расчетов на процессорах обыкновенных компьютерных видеокарт. Это позволяет получить значительный прирост в скорости вычислений. Исследование опубликовано в Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, кратко о нем сообщает пресс-релиз, поступивший в редакцию.

Чем выше требуемая точность вычислений, тем больше параметров требуется учитывать при построении исходных условий. К примеру, в фотолитографии для микроэлектроники требуется точность вычислений, обеспечивающая нанометровые размеры будущих транзисторов. Принцип фотолитографии основан на пропускании света сквозь специальную литографическую маску с прорезями, при этом из-за дифракции каждый край прорези выступает вторичным источником излучения. Для таких систем уравнения Максвелла решаются численно, с определенной точностью, причем сложность вычислений быстро растет.

Авторы новой работы предложили новый подход к приближенному расчету картин дифракции от дифракционных решеток с продольными и поперечными насечками. По словам Алексея Щербакова, соавтор работы, старший научный сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ, основную его идею можно проиллюстрировать так:

Исследователи отмечают, что новый алгоритм хорошо поддается распараллеливанию — его можно эффективно выполнять на нескольких вычислительных ядрах. Это делает его оптимальным для использования видеокарт — современные модули содержат сотни и даже тысячи ядер, способных выполнять вычисления одновременно. По словам физиков, при решении тестовых задач рассеяния света чип видеокарты GTX Titan оказался в десятки раз производительнее, чем процессор Intel Xeon E5640.

Прогресс в упрощении расчетов позволяет ученым моделировать все более сложные системы. К примеру, в 2015 году физики впервые смогли рассчитать свойства ядра кальция-48, что помимо усовершенствования алгоритмов потребовало еще и 15 миллионов процессоро-часов суперкомпьютера Titan. Также высокопроизводительные системы используют в моделировании внутриклеточной среды, фрагментов мозга и астрофизических объектов.

Владимир Королёв

N+1

Похожие новости:
Физики придумали первый танцующий кристалл
Физики-теоретики из Канады и США спрогнозировали существование кристалла, элементы которого находятся в непрерывном движении. Последнее обусловливает их свойства симметрии, получившие название хореографического порядка. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко о них сообщает Physics.Обычные ..
2016-01-12 2131 0 Научные открытия
1
Разер поймал кота Шредингера
Американским физикам впервые удалось зафиксировать квантовое состояние кота Шредингера молекулы, состоящей из двух атомов йода. Исследование направлено на публикацию в журнал Physical Review Letters, доступно на сайте arXiv.org, а краткое его содержание представлено на канале YouTube Национальной ..
2016-09-28 2574 0 Научные открытия
0
Лазер разогнал пластиковую пленку до рекордных скоростей
Физикам из США при помощи излучения от фтор-криптонового лазера удалось разогнать до скорости в 1180 километров в секунду фрагмент пластиковой пленки. Таким образом ученым удалось побить свое прежнее достижение, за которое они получили официальный сертификат Книги рекордов Гиннесса, сообщается ..
2014-07-26 1831 0 Научные открытия
0
Мальчик помог завершить научный труд по химии
11-летний Линус Ховмоллер из Швеции помог своему отцу-профессору выполнить научную работу по химии, над которой тот трудился последние восемь лет. Теперь имя мальчика будет стоять рядом с именем его отца под научной статьёй для лондонского журнала «Философские труды Королевского ..
2012-06-2 1672 0 Научные открытия
0
Измерена точная скорость расширения Вселенной
Космологи из Калифорнийского университета определили значение постоянной Хаббла, наблюдая за искривлением света от удаленных галактик. Это позволило выяснить точную скорость расширения Вселенной, которая, однако, не совпадает с другими результатами измерения. О работе ученых сообщает издание Gizmodo.Постоянная Хаббла ..
2017-01-29 10556 0 Научные открытия
0
Скорость света рассчитали в пространстве с двумя временными измерениями
Астрофизик Кристоф Кон из Датского технического университета рассчитал скорость света в пространстве с пятью измерениями, два из которых являются временными. Препринт исследования находится в распоряжении редакции «Ленты.ру».Расчет ученого, по его словам, позволяет продемонстрировать, каким образом скорость света в четырехмерном пространстве-времени ..
2016-12-11 4391 0 Научные открытия
0
Ученые изучили наночастицы под высоким давлением
Высоко когерентное рентгеновское излучение от источников синхротронного типа может быть использовано для визуализации структуры наноматериалов. При этом может быть получено пространственное изображение 3-D высокого качества с погрешностью, не превышающей нескольких десятков нанометров.С помощью монохроматического, жесткого рентгеновского ..
2013-04-10 1789 0 Научные открытия
0
Лауреат Нобелевской премии назвал исследование аморфных веществ вызовом современной химии
Лауреат Нобелевской премии по химии 1981 года Роалд Хоффманн считает, что создание методики экспрессного установления структуры вещества в аморфном состоянии является одним из самых важных вызовов современной химии. Об этом ученый заявил на Конференции имени В.А. ..
2014-09-01 1917 0 Научные открытия
0
Разгадана очередная тайна Вселенной
В 2010 году специалистами NASA были обнаружены четыре звезды, по сравнению с которыми все остальные звезды окажутся недоростками. Они в минимум 300 раз больше нашего Солнца и два раза превосходят предел, который, как ранее полагали ученые, не могла преодолеть ни одна звезда. Теперь же ученые ..
2012-08-11 2497 0 Научные открытия
0
Математики превратили геном в гомоморфную криптосистему
Криптологи компании Microsoft разработали алгоритм шифрования последовательностей ДНК, который позволяет анализировать их традиционными биоинформатическими методами и при этом не дает скомпроментировать обладателя генома. Технология была представлена на конференции Американского научного общества AAAS, кратко о ней пишет Science. Технология ..
2014-02-18 1972 0 Научные открытия
0
Физики застали сверхпроводники за игрой в «Дженга»
Ученым Великобритании, США, Иордании и Канады удалось, по их словам, добиться существенного прогресса в понимании механизма возникновения высокотемпературной сверхпроводимости. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Nature, кратко с ним можно ознакомиться на сайте Кембриджского университета. В своей работе ученые ..
2014-06-18 2125 0 Научные открытия
0
Российские физики ускорили исправление ошибок при квантовой передаче ключей
Российские физики разработали новый способ устранения ошибок, возникающих при передачи информации по квантовым каналам связи. Этот способ требует на 30 процентов меньше циклов проверок, чем при стандартном «слепом» методе, и раскрывает меньше подробностей о передаваемых ключах. Статья опубликована ..
2017-11-19 9316 0 Научные открытия
0
Дифракция на некачественных кристаллах помогла установить структуру биомолекул
Немецкие исследователи научились устанавливать структуру биологических макромолекул на основе «некачественных» кристаллов и размытой дифракционной картины. Описание нового метода и опыта его первого применения авторы опубликовали в журнале Nature. Об их работе рассказывает и пресс–релиз синхротронного центра DESY.Свойства и функции больших ..
2016-02-14 1488 0 Научные открытия
0
Американские физики количественно описали магнитное пересоединение плазмы
В последние дни всеобщее внимание привлекла серия мощных вспышек на Солнце и последовавшие за ней магнитные бури на Земле. За все эти события отвечает магнитное пересоединение плазмы — процесс перераспределения магнитных полей, приводящий к значительным выбросам энергии. В своей недавней работе ..
2017-09-19 18794 0 Научные открытия
0
Трудности с Наукой: о лабораторном модуле
Противоречивая информация поступает из разных источников относительно сроков запуска многоцелевого лабораторного модуля «Наука», который должен пополнить состав Международной космической станции (МКС), сообщает «The_Anonymous». По одним данным из открытых источников, этот космический аппарат должен ..
2012-04-24 2199 0 Научные открытия
0