Simulation von Flüssigwasser

Forschung im Bereich Materialforschung (Dr. Ivan Kondov)

Um zu verstehen, wie die atomare Struktur von natürlichen und künstlichen Materialien sowie von biologischen Systemen mit ihren Eigenschaften und Funktionen zusammenhängt, ist es notwendig zu untersuchen, wie die Atome und Moleküle im Raum interagieren und sich bewegen.

Die Molekulardynamik stellt einen mathematischen Algorithmus und daher ein virtuelles Mikroskop zur Verfügung, um die Bewegung von Atomen und Molekülen zu simulieren, um Eigenschaften komplexer Systeme mit einem Computer zu untersuchen und vorherzusagen.

Strömungssimulation: Geschwindigkeit und Partikelbahnen

Forschung im Bereich Energie (Dr.- Ing. Jordan Denev)

Es werden komplexe Prozesse der turbulenten Strömungen, wie z.B. bei Windturbinen oder bei stürmische Böen im Wald anhand numerischer Methoden erforscht, die sehr rechenintensiv sind und deswegen den Einsatz von Supercomputern unvermeidbar machen. Prozesse mit Wärmeumwandlung wie diese, die in Solarparks oder in Gasturbinen auftreten, sind ein weiterer Gegenstand unserer Forschung. Feinstaubpartikel und Aerosole, sowohl in Gebäuderäumen, Klassenzimmer oder in Anlagen, die einen Einfluss auf unsere Gesundheit haben, bilden ein Teil unserer numerischer Modellierung.

Chemie-Klimasimulation mit EMAC

Forschung im Bereich Klima und Umwelt (Dr. Ole Kirner)

Der Schwerpunkt des Simulation und Data Lab Earth System Science ist High Performance Computing (HPC) und Data Intensive Computing (DIC) im Bereich der Atmosphären- und Umweltwissenschaft. Es werden unter anderem aktuelle Modellsysteme wie Erdsystemmodelle auf unseren Großrechnern unterstützt und betrieben, mit welchen z.B. Chemie-Klimasimulationen durchgeführt werden. Im Projekt Simulierte Welten wird eine dieser Langzeitsimulation (von 1950 bis 2100) mit Hilfe von Python in Bezug auf den Klimawandel (optional auch in Bezug auf die Entwicklung der Ozonschicht) ausgewertet.

Hochenergiephysik

Forschung in Bereich Hochenergiephysik (Dr. Manuel Giffels)

Teilchenbeschleuniger wie der Large Hadron Collider am CERN in Genf bringen Protonen bei höchsten Energien zur Kollision. Dabei werden neue Teilchen aus der freiwerdenden Energie erzeugt. Für eine Analyse dieser Kollisionsereignisse ist ein Vergleich mit verschiedenen theoretischen Modellen anhand von Monte Carlo Simulationen unabdingbar um Modelle identifizieren zu können, die die physikalischen Prozesse exakt beschreiben. Im Rahmen des Projektes „Simulierte Welten" haben Sie die Möglichkeit eine Monte Carlo Simulation und eine vereinfachte Analyse vom Zerfall des Z-Bosons selbstständig auf Supercomputern durchzuführen.

Quantencomputing

Forschung im Bereich Quantencomputing (Dr. Eileen Kühn)

Quantencomputer bieten neuartige Möglichkeiten zur Bereicherung vieler mathematischer und physikalischer Problemstellungen. Auf Basis quantenmechanischer Zustände mit Superposition und Quantenverschränkung von sogenannten Qubits lassen sich beispielsweise Quantenalgorithmen für die Suche in großen Datenmengen und der Faktorisierung großer Zahlen entwerfen, die diese Probleme effizienter lösen als klassische Algorithmen. Der praktische Einsatz ist heute allerdings noch durch die Verfügbarkeit, Anzahl und Störanfälligkeit der Qubits beschränkt. Wir schauen uns daher an, wie Algorithmen für Quantencomputer entworfen und programmiert werden und wie sich Simulationen von den Ergebnissen echter Quantencomputer unterscheiden.