Courtesy of InterestingEngineering

Superkomputer Exascale Mempercepat Penemuan Material Kuantum Masa Depan

Mendorong simulasi mekanika kuantum menjadi lebih cepat dan akurat agar mempercepat penemuan dan pengembangan material kuantum untuk aplikasi teknologi masa depan.

19 Nov 2025, 03.06 WIB

146 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Tim penelitian berhasil melakukan simulasi material kuantum dengan presisi tinggi menggunakan superkomputer terkini.
Pengembangan GW perturbation theory merupakan langkah maju yang signifikan dalam memahami interaksi elektron dan phonon.
Rilis BerkeleyGW 4.0 memberikan kemampuan baru kepada ilmuwan di seluruh dunia untuk mendesain material berdasarkan teori.

Argonne, Amerika Serikat - Materi kuantum menawarkan potensi revolusi dalam teknologi seperti elektronik yang lebih cepat dan solusi energi yang lebih efisien. Namun, memahami perilaku mereka yang rumit membutuhkan komputasi dengan kecepatan sangat tinggi, yang selama ini menjadi kendala besar bagi ilmuwan.

Tim peneliti dari University of Southern California dan Lawrence Berkeley National Laboratory telah memecahkan batas ini dengan menggunakan tiga superkomputer terkuat di dunia: Aurora, Frontier, dan Perlmutter. Dengan menggunakan tiga mesin ini, mereka mampu melakukan simulasi dengan kecepatan eksaflop, yaitu satu miliar miliar kalkulasi setiap detik.

Salah satu pencapaian utama mereka adalah pengembangan dan peningkatan kode open-source bernama BerkeleyGW, yang memungkinkan simulasi interaksi elektron dan phonon dengan tingkat akurasi yang belum pernah dicapai sebelumnya. Metode baru yang dinamakan GW perturbation theory memungkinkan simulasi yang jauh lebih realistis dan detail.

Dengan bantuan memori besar dari Aurora, tim mampu melakukan simulasi pada dinamika atom puluhan ribu dalam satu kali percobaan, sesuatu yang tidak mungkin dilakukan sebelumnya. Hal ini sangat penting untuk memahami fenomena fisika kompleks seperti konduktivitas dan superkonduktivitas.

Hasil kerja keras mereka selama lebih dari satu dekade ini kini telah tersedia secara luas melalui rilis BerkeleyGW versi 4.0, yang akan mendukung ilmuwan di seluruh dunia dalam merancang bahan baru berdasarkan teori, membuka jalan untuk inovasi material canggih di masa depan.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/science/quantum-materials-exascale-simulations-berkeleygw

Analisis Ahli

Zhenglu Li

"Akurasi yang meningkat drastis dalam simulasi memungkinkan penemuan teknologi material yang nyata, bukan sekadar teori."

Mauro Del Ben

"Simulasi dinamis dengan kombinasi elektron dan getaran atom membawa pemahaman baru yang sangat penting untuk aplikasi praktis superkonduktivitas dan perangkat elektronik."

Analisis Kami

"Perpaduan komputasi exascale dan pengembangan kode BerkeleyGW menandai lompatan besar dalam penelitian material kuantum yang selama ini terhambat oleh keterbatasan daya komputasi. Ini bukan hanya kemenangan teknis, tapi juga membuka jalan bagi inovasi teknologi yang dapat mengubah berbagai industri di masa depan."

Prediksi Kami

Kemajuan ini akan memungkinkan penemuan material baru dengan karakteristik unggul seperti superkonduktor dan bahan untuk perangkat optik yang lebih efisien dalam beberapa tahun ke depan.

Pertanyaan Terkait

Apa yang dijanjikan oleh material kuantum?

Material kuantum menjanjikan elektronik yang lebih cepat, solusi energi yang efisien, dan perangkat baru.

Siapa yang terlibat dalam penelitian ini?

Tim penelitian terdiri dari anggota University of Southern California dan Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley.

Apa keunggulan yang dicapai oleh tim penelitian dalam simulasi?

Tim mencapai kecepatan eksaflops dalam simulasi, memungkinkan pemodelan perilaku elektron dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Apa yang dimaksud dengan GW perturbation theory?

GW perturbation theory adalah kemampuan baru dalam BerkeleyGW yang menggabungkan interaksi kuantum dalam satu kerangka kerja, memungkinkan perhitungan yang lebih akurat.

Mengapa Aurora penting dalam penelitian ini?

Aurora memiliki kapasitas memori yang besar, memungkinkan simulasi yang melibatkan puluhan ribu atom.