Výjimečný úspěch: milion uzlohodin pro kvantový výzkum katalýzy

Matúš Dubecký (Ostravská univerzita) je členem špičkového týmu, jehož součástí je také náš bývalý student Roman Fanta (Stanford University / SLAC National Laboratory), spolu s Michalem Bajdichem (Stanford University / SLAC National Laboratory) a prof. Lubošem Mitašem (North Carolina State University). Tento tým uspěl v extrémně prestižní soutěži DOE ASCR Leadership Computing Challenge (ALCC), díky čemuž získali obrovský výpočetní čas na dvou špičkových amerických superpočítačích. Konkrétně jim bylo přiděleno 1 000 000 uzlohodin na superpočítači Aurora, který je třetím nejvýkonnějším počítačem světa s téměř 64 tisíci výkonnými grafickými jednotkami Intel Max GPU a výkonem přes 2 exaflopy (tj. více než 2 miliardy miliard výpočtů za sekundu!), a dále 150 000 uzlohodin na stroji Polaris, který rovněž patří mezi světovou špičku.

🎯 O čem přesně projekt je?
Projekt s názvem HIGH-PRECISION HETEROGENEOUS CATALYSIS BY QUANTUM MONTE CARLO je zaměřený na dosažení chemické přesnosti (≤ 1 kcal/mol) při studiu katalytických reakcí, které jsou klíčové pro udržitelnou energii a ochranu klimatu. Pomocí metody kvantového Monte Carla (QMC), implementované v balíku QMCPACK, se budeme snažit vyřešit nedostatky současných výpočetních metod (zejména DFT). Zaměříme se přitom na důležité katalytické systémy, jako je adsorpce CO a dalších intermediátů při redukci CO₂ na mědi, klíčové reakce spojené s vývojem a redukcí kyslíku (OER/ORR) na katalyzátoru RuO₂ a také na studium single-atom katalyzátorů Fe-N₄-C.

Výsledky tohoto projektu umožní nejen přesné pochopení těchto klíčových reakcí, ale zároveň poslouží jako referenční data pro ladění DFT funkcionálů a trénování pokročilých modelů strojového učení. Díky obrovskému výkonu počítače Aurora, který představuje špičku v exaskalárních technologiích, budou tyto výpočty poprvé možné v rozsahu, který byl doposud nepředstavitelný. Vyvineme také nové pseudopotenciály, efektivnější algoritmy pro práci s pamětí a zajistíme otevřený přístup k datům na platformě Catalysis-Hub.org.

🔌 Proč je to důležité?
Díky bezprecedentní výpočetní síle superpočítače Aurora dokážeme popsat složité povrchové reakce s mimořádnou přesností, což může výrazně urychlit vývoj nových, ekologicky šetrných katalyzátorů pro čistou energii.

Držte nám palce—exaskalární výkon nyní pohání průlomy v katalýze! 💪⚛️