En forskare från The Australian National University (ANU) har använt en av de mest kraftfulla superdatorerna i världen för att förutsäga de kvantmekaniska egenskaperna hos stora molekylära system med en noggrannhet som överträffar alla tidigare experiment.

Beräkningar av denna typ har potential att lösa viktiga problem inom energiproduktion, bränsleproduktion, vattenrening, och tillverkning av läkemedel, mat, textilier, och konsumtionsvaror.

Genom att köra sina nya algoritmer på Summit-superdatorn vid Oak Ridge National Lab i USA, Dr. Giuseppe Barca har slagit världsrekordet för den största Hartree-Fock-beräkning som någonsin utförts, sätter nya standarder inom högpresterande datoranvändning.

Hartree-Fock-metoden hjälper till att bestämma den elektroniska strukturen och energin hos ett kvantmekaniskt molekylärt system.

Beräkningen pågick i drygt en halvtimme med 26, 268 NVIDIA V100 Graphics Processing Units (GPU) och simulerade 20, 063 vattenmolekyler med en upplösning som aldrig tidigare varit möjlig.

"Den nya algoritmen tar kvantmekaniken till nästa nivå när det gäller molekylstorlekar, gör det möjligt för oss att nå skalor så stora att de tillhör biologins domäner, " sa Dr Barca.

"Sådana beräkningsförutsägelser öppnar helt nya forskningshorisonter inom områden där experiment är för dyra eller helt enkelt ogenomförbara. Detta resultat sätter riktmärket för jämförelser för kommande år."

Professor Sean Smith, chef för National Computational Infrastructure sa att beräkningens omfattning var "massiv".

"GPU:er är beräkningsmässigt mer kraftfulla och energieffektiva än processorer, men mycket svårare att utnyttja. Att använda tiotusentals GPU-kärnor med sådan effektivitet är en stor beräkningsutmaning."

Forskningen kommer att presenteras vid den kommande Supercomputing 2020-konferensen, den främsta händelsen i kalendern för högpresterande datorer.