Ein Basler Quantensprung

Die Arbeit von Olaf Schenk vom Departement Informatik der Universität Basel könnte der Computerphysik zu einem enormen Fortschritt verhelfen. Zusammen mit Matthias Bollhöfer von der Technischen Universität Berlin und Rudolf Römer von der University of Warwick gelang ihm Anfang dieses Jahres ein Durchbruch bei der Modellierung der Verteilung von Elektronen. Da der Umfang dieser Modellrechnung bisherige Unterfangen weit in den Schatten stellt, sprechen die Forscher in diesem Zusammenhang gar von einem simulativen Weltrekord. Die Wissenschaftler beschäftigen sich mit der Simulation des so genannten Anderson-Modells. Dabei handelt es sich um eine Modellbeschreibung des Transportes von Elektronen in ungeordneten Systemen. Solcher Elektronentransport steht schon seit Jahren im Zentrum des Interesses der Physik, und entsprechende Erkenntnisse finden etwa bei der Erforschung von Halbleitern, Legierungen und bei der DNA-Analyse ihre Anwendung.

Um die Quantenphysik der Leitfähigkeit von Elektronen in solchen Systemen mit Hilfe der Informatik und Mathematik zu berechnen, haben die Forscher eigene Methoden entwickelt. So wurde ein Regelwerk an Formeln und Gleichungen erarbeitet, dessen Auswertung mit einer Software geschah, die eigens am Departement Informatik der Universität Basel und am mathematischen Institut der Technischen Universität Berlin entwickelt wurde. Auf diese Weise berechneten Wissenschaftler die Verteilung eines Elektrons auf 42 Millionen Atompositionen, was einer Simulation der Lokalisierung des Elektronentransports gleichkommt. Der bisherige Rekord lag lediglich bei etwa einer Million Atompositionen. Für das Unterfangen benötigten die Hochleistungsrechner an der Universität Warwick während einer Rechenzeit von drei Tagen 88 Gigabyte an Hauptspeicher.