Sintesi del progetto
Quantum ESPRESSO (QE) è uno dei codici più diffusi al mondo per la simulazione quantistica dei materiali. Il progetto ha rafforzato lo sviluppo e l’ottimizzazione del software, garantendone la piena efficienza sulle infrastrutture HPC di nuova generazione e consolidando il ruolo dell’Italia come riferimento internazionale nella simulazione computazionale dei materiali.
Obiettivo
L’obiettivo del progetto è migliorare l’efficienza, portabilità, la scalabilità su architetture di calcolo avanzate e la facilità d’uso di Quantum ESPRESSO. L’aggiornamento del software consentirebbe infatti simulazioni accurate delle proprietà dei materiali direttamente a partire dalle leggi della meccanica quantistica
Problemi e necessità
Molti materiali di interesse tecnologico o scientifico sono difficili o impossibili da studiare sperimentalmente. È solo grazie alle simulazioni quantistiche è infatti possibile prevederne proprietà come stabilità, durezza, conducibilità o comportamento elettronico, per implementare le quali sono tuttavia necessari codici altamente ottimizzati e risorse di supercalcolo.
Soluzioni sviluppate
Il progetto ha curato l’evoluzione del codice per renderlo più scalabile, efficiente e compatibile con le più moderne piattaforme HPC. L’attività ha integrato nuove funzionalità per la simulazione di materiali avanzati, migliorato algoritmi numerici fondamentali, rafforzato l’architettura modulare e migliorato il supporto per calcolo parallelo e accelerato.
Impatti
Quantum ESPRESSO è utilizzato da decine di migliaia di ricercatori nel mondo e supporta avanzamenti in settori chiave come microelettronica, energia, catalisi, geologia e scienza dei materiali. Il mantenimento e l’evoluzione del codice riducono i tempi di scoperta di nuovi materiali, migliorano l’efficienza energetica dei calcoli e rafforzano la competitività scientifica e industriale.
Settori di applicazione
I benefici generati dal progetto si estendono alla Ricerca Accademica, all’Industria High Tech, alle aziende nel settore Energetico, ai Laboratori di Chimica Computazionale e alle Industrie Farmaceutiche. Le ottimizzazioni del codice possono inoltre essere integrate da altri sviluppatori e adattate a contesti specifici. Quantum ESPRESSO rimane un pilastro fondamentale della ricerca computazionale internazionale, e le evoluzioni introdotte nel progetto rafforzano il ruolo dell’Italia come riferimento nella scienza dei materiali e nel software scientifico HPC.
