格点量子色动力学的计算方法与软件实现

The aim of the project is to study the algorithms for lattice QCD and to develop the code packages. Based on the SciDac packages and our own QScheme programing language, running on the new super computers in China, we will work on the algorithms for the gauge configuration generation, the propagator calculation, and the contractions for the multi-point correlation functions.

本项目计划研究格点量子色动力学的计算方法，实现其代码，并发展出一套完整的软件环境。我们将基于USQCD合作组的SciDac系列软件包以及我们自主开发的QScheme语言环境来实现算法，并在国内的超级计算机上调优。基于这样的软件环境，我们将致力于有关组态生成、传播子计算、多粒子多点关联函数的计算等方面的算法研究。

格点量子色动力学（Lattice QCD）提供了一个从第一原理出发的非微扰求解强相互作用的数值方案，是粒子物理研究的重要分支，成功地连接了理论与实验。本项目研究格点量子色动力学的计算方法，并基于国产超级计算机的硬件环境，发展出格点QCD的计算软件。..我们分别研发或移植了在全部三种国产顶级超算架构上的格点QCD计算代码，并实现了大规模高效运行。.我们研发了一套面向格点QCD计算的领域专用编程语言QScheme，同时为它开发了大量库包代码。.我们设计了用于自动优化代码的CVM框架，并在格点QCD的热点函数上测试成功，自动优化的效率高于手工优化的效率。.我们研发了轻量级协程库OSP，用于在高性能计算代码中自动并发调度计算和数据传输。.我们研发了一整套格点QCD规范场组态参数调测的程序，并用其完成了若干批组态的调测和生成工作。..本项目的这些进展，为格点QCD计算工作提供了重要的技术支撑和软件保障，同时为中国国产超算系统的软件生态发展做出了一定贡献。研究过程中产生的新思路、新算法，可以为今后的高性能计算领域及其他应用领域提供参考和软件示范。