Feynman Diagram Sampling for Quantum Field Theories on the QPACE 2 Supercomputer

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Series of the University of Regensburg:	Dissertationsreihe der Fakultät für Physik der Universität Regensburg
Volume:	49
Date:	2 May 2016
Referee:	Prof. Dr. T. Wettig
Date of exam:	5 February 2016
Institutions:	Physics > Institute of Theroretical Physics > Chair Professor Braun > Group Tilo Wettig
Keywords:	quantum, field, theory, diagram, feynman, theory, supercomputer, qpace, physics, numerics, simulation
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 530 Physics
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	33716

Abstract (English)

This thesis covers the topic of applying the method of Feynman diagram sampling to quantum field theories. The method uses a computer simulation to sample the diagrammatic space obtained in a series expansion. For running large physical simulations powerful computers are required. Therefore, two independent parts are supplied. The first part deals with the method of Feynman diagram sampling. The ...

Abstract (English)

This thesis covers the topic of applying the method of Feynman diagram sampling to quantum field theories. The method uses a computer simulation to sample the diagrammatic space obtained in a series expansion. For running large physical simulations powerful computers are required. Therefore, two independent parts are supplied.

The first part deals with the method of Feynman diagram sampling. The theoretical background of the method itself is discussed. Additionally, important statistical concepts and the theory of the strong force are introduced. A variety of models to study the applicability of diagrammatic methods are evaluated. The method is then applied to sample the perturbative expansion of the vertex correction. In the end we estimate the value of the anomalous magnetic moment of the electron.

The second part describes the QPACE 2 supercomputer by looking at its the architecture and cooling system. Guiding benchmarks of the InfiniBand network are presented. At the core of this part, a collection of best practices and useful programming concepts are outlined, which enables the development of efficient, yet easily portable applications for the QPACE 2 system.

Translation of the abstract (German)

In dieser Arbeit wird eine Methode zur zufälligen Auswahl von Feynman Diagrammen angewendet auf Quantenfeldtheorien angewendet. Die Methode stützt sich dabei auf eine Computersimulationen um die durch eine Reihenentwicklung erhaltenen Diagramme zufällig auszuwählen. Große Simulationen benötigen eine große Rechenleistung, weshalb die Arbeit in zwei unabhängige Teile aufgespalten wurde. Im ersten ...

Translation of the abstract (German)

In dieser Arbeit wird eine Methode zur zufälligen Auswahl von Feynman Diagrammen angewendet auf Quantenfeldtheorien angewendet. Die Methode stützt sich dabei auf eine Computersimulationen um die durch eine Reihenentwicklung erhaltenen Diagramme zufällig auszuwählen. Große Simulationen benötigen eine große Rechenleistung, weshalb die Arbeit in zwei unabhängige Teile aufgespalten wurde.

Im ersten Teil wird die Methode vorgestellt und im Detail diskutiert. Dies umfasst eine Einleitung in die statistischen und physikalischen Konzepte, die in den enthaltenen Modellen verwendeten werden. Die Modelle werden im Zuge der Arbeit mit der Methode durchgerechnet und ausgewertet. Am Ende dieses Teils wird das anomale magnetische Moment des Elektrons vollständig ausgewertet.

Der zweite Teil beschreibt den QPACE 2 Supercomputer. Hierzu wird sowohl die allgemeine Architektur, als auch spezielle Komponenten wie z. B. das Kühlungssystem diskutiert. Neben Benchmarks und Best Practices enthält dieser Teil noch Informationen zur Entwicklung von effizienten, portablen Applikationen für den QPACE 2 Supercomputer.

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