Computação de Alta Performance em Matéria Quântica

Código:

FIS4046

Sigla:

FIS4046

Nível:

400

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2023/2024 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M:F	9	Plano de Estudos Oficial	1	-	6	42	162

Língua de trabalho

Inglês

Objetivos

Conhecer os principais conceitos de programação paralela e ser exposto a algoritmos avançados de computação em matéria quântica.

Resultados de aprendizagem e competências

Ser capaz de interpretar um problema, traduzi-lo em métodos numéricos, escolher a abordagem de paralelização,  implementar usando técnicas paralelização e gerir os processos na infraestrutura de HPC.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Conhecimentos de Mecânica Quântica, Física Estatística, Física do Estado Sólido, métodos numéricos e programação em C (ou C++).

Programa

Ideias chave de arquitecturas de HPC e de paralelização.
Introdução ao OpenMP.
Decomposição de domínio. Métodos espectrais e métodos de diagonalização exacta.
Introdução ao MPI.
Introduction to CUDA.
Estudo de problemas de transporte electrónico, com e sem desordem, em sistemas de electrões independentes.
Estudo de problemas com interacção.
Método de Monte Carlo, stochastic series expansion, diagonalização exacta e método do determinante.

Bibliografia Obrigatória

Robert Robey; Parallel and high performance computing. ISBN: 978-1-63835-038-5 e-book
J. E. Gubernatis; Quantum Monte Carlo methods. ISBN: 978-1-107-00642-3
Federico Becca; Quantum Monte Carlo approaches for correlated systems. ISBN: 978-1-107-12993-1
H. Fehske, R. Schneider, A. Weiße; Computational Many-Particle Physics, H. Fehske, R. Schneider, A. Weiße, 2008. ISBN: 978-3-540-74686-7

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas com exposição de conteúdos. Aulas práticas com a implementação computacional dos problemas propostos.

Software

gcc or intel compiler
mpi distribution
Linux

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Participação presencial	10,00
Prova oral	20,00
Trabalho escrito	70,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	80,00
Trabalho escrito	20,00
Elaboração de projeto	20,00
Frequência das aulas	42,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Cada aluno deve não exceder 1/4 das aulas teórico-práticas dadas. E obter nota superior a 50% nos elementos de avaliação.

Fórmula de cálculo da classificação final

No decorrer do semestre irão ser feitos 3 trabalhos escritos para serem entregues. Destes trabalhos,
- Dois serão mais curtos e terão a forma de um projecto guiado serão avaliados com 20% cada um.
- O terceiro terá a forma de um projecto e deverá ser apresentado sobre a forma de um trabalho escrito (30%) com defesa oral (20%).

A actividade em nas aulas de práticas será avaliada em 10%.

Provas e trabalhos especiais

Trabalho de estágio/projeto

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Melhoria de classificação

Apenas pode ser feita melhoria de nota da componente associada ao projecto e respectiva defesa oral.

Observações

O Juri da disciplina é constituído por:
João Viana Lopes
Vítor Pereira
Augusto Rodrigues