本报讯（记者王敏）中国科学技术大学教授商红慧、杨金龙团队与中国科学院计算技术研究所高级工程师刘颖、华东师范大学教授何晓等团队合作，实现了亿原子级拉曼光谱量子力学模拟。该成果成功入围2024年“戈登贝尔奖”。

“戈登贝尔奖”是国际高性能计算应用领域最高奖，由美国计算机协会颁发，旨在表彰世界范围内高性能计算的杰出成就，尤其是高性能计算应用于科学、工程和大规模数据分析领域的创新工作。

拉曼光谱是研究分子结构的重要工具，被广泛应用于药物开发、疾病诊断等领域，然而拉曼光谱量子模拟计算量巨大。此前的拉曼光谱量子模拟仅能处理数千原子的小体系。

在上述研究中，联合团队在算法设计和工程技术方面进行了多项创新，开发了一款QF-RAMAN程序，首次实现了包含1亿多原子的新冠病毒刺突蛋白在水溶液中的拉曼光谱量子模拟，与以往工作相比实现了4至5个数量级的提升。此外，QF-RAMAN程序设计了弹性任务卸载技术，通过小规模运算的灵活聚合，大幅提高异构加速器的硬件利用率。同时，该程序采用OpenCL通用异构并行计算框架，能在不同硬件架构的超级计算机上，借助OpenCL编译工具链实现跨平台运行。在此基础上，团队提出了适用于亿级原子体系的矩阵方程求解拉曼光谱的新算法，有效解决了大规模量子力学拉曼模拟中的关键技术难题。

该研究表明，量子力学模拟可以扩展到前所未有的规模，为高性能计算与科学研究的深度融合奠定了坚实的技术基础，推动生物分子高阶量子力学物理性质模拟研究进入新阶段，为理解复杂生物系统开辟了新途径。

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https://doi.org/10.1109/SC41406.2024.00011