|
Эта публикация цитируется в 8 научных статьях (всего в 8 статьях)
ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И ОСНОВЫ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ
Вычислительная схема и параллельная реализация для моделирования системы длинных джозефсоновских переходов
М. В. Башашинab, Е. В. Землянаяba, И. Р. Рахмоновa, Ю. М. Шукриновab, П. X. Атанасоваc, А. В. Волоховаa a Объединенный институт ядерных исследований,
Россия, 141980, г. Дубна, ул. Жолио-Кюри, д. 6
b Государственный университет "Дубна",
Россия, 141980, г. Дубна, ул. Университетская, д. 19
c Университет "Паисий Хилендарский",
Болгария, 4003, г. Пловдив, ул. Цар Асен, д. 24
Аннотация:
Рассматривается модель стека длинных джозефсоновских переходов (ДДП), состоящего из чередующихся сверхпроводящих слоев и слоев диэлектрика, с учетом индуктивной и емкостной связи между слоями. Модель описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных относительно разности фаз и напряжения между соседними сверхпроводящими слоями в стеке ДДП, с соответствующими начальными и граничными условиями. Численное решение этой системы уравнений основано на использовании стандартных трехточечных конечно-разностных формул для дискретной аппроксимации по пространственной координате и применении четырехшагового метода Рунге-Кутты для решения полученной задачи Коши. Разработанный параллельный алгоритм реализован на основе технологии MPI (Message Passing Interface). В работе дана математическая постановка задачи в рамках рассматриваемой модели, описаны вычислительная схема и методика расчета вольт-амперных характеристик системы ДДП, представлены два варианта параллельной реализации. Продемонстрировано влияние индуктивной и емкостной связи между ДДП на структуру вольт-амперной характеристики в рамках рассматриваемой модели. Представлены результаты методических расчетов с различными параметрами длины и количества джозефсоновских переходов в стеке ДДП в зависимости от количества задействованных параллельных вычислительных узлов. Расчеты выполнены на многопроцессорных кластерах HybriLIT и ЦИВК Много-функционального информационно-вычислительного комплекса Лаборатории информационных технологий Объединенного института ядерных исследований (Дубна). На основе полученных численных результатов обсуждается эффективность рассмотренных вариантов распределения вычислений для численного моделирования системы ДДП в параллельном режиме. Показано, что один из предложенных подходов приводит к ускорению вычислений до 9 раз по сравнению с расчетами в однопроцессорном режиме.
Ключевые слова:
джозефсоновские переходы, конечно-разностные схемы, параллельные вычисления.
Поступила в редакцию: 12.04.2016 Исправленный вариант: 20.07.2016 Принята в печать: 01.08.2016
Образец цитирования:
М. В. Башашин, Е. В. Земляная, И. Р. Рахмонов, Ю. М. Шукринов, П. X. Атанасова, А. В. Волохова, “Вычислительная схема и параллельная реализация для моделирования системы длинных джозефсоновских переходов”, Компьютерные исследования и моделирование, 8:4 (2016), 593–604
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/crm14 https://www.mathnet.ru/rus/crm/v8/i4/p593
|
Статистика просмотров: |
Страница аннотации: | 220 | PDF полного текста: | 76 | Список литературы: | 27 |
|