9．华中师范大学核科学计算中心

课题组成员：一名教师丁亨通、一名外聘技术人员孙少斌、7名硕士，4名博士

2020年，格点QCD小组共发表论文6篇，其中有一篇2020年完成的工作于2021年2月发表于Phys.Rev.Lett.，宣讲学术报告12人次，组织为期十天的线上会议一次。计算中心支持了其他课题组的大部分论文。

下面简述2020年格点课题组主要研究进展：包括论文、学术交流及会议组织：

一、论文

1. 与国内外合作者们第一次建立了狄拉克本征值谱对夸克质量的偏导与狄拉克本征值谱的关联函数之间的解析关系。这从而解决了狄拉克本征值谱对夸克质量的偏导不能直接被计算的问题。我们利用华中师大核科学计算中心的计算资源，为了规避在手征相变温度附近计算需求资源大的问题，我们在远高于手征相变温度的温度即205MeV下产生、测量量子色动力学组态并进行数值分析，计算了本征值谱的关联函数，以及量化了QCD手征反常对QCD手征相变的影响。由此我们首次得到了在连续及手征极限下QCD手征反常对QCD手征相变的影响的大小，结果间接地表明在手征相变温度处QCD相变应为服从O(4)普适律的二阶相变。 该结果于2021年2月发表在Phys. Rev. Lett.上。

2.与合作者利用格点量子色动力学计算得到了8阶的泰勒展开系数，由此得到了重子数3、4、5、6阶累积矩比率(cumulant ratio)的结果,并与STAR/RHIC合作组最新、最高统计量的束流能量为54.4 GeV的关于3、4、6阶累计量比率初步数据进行了比较，发现3、4阶格点计算与实验符合，但在6阶时实验和格点计算的不同，而且符号相反。 这可能暗示着新的、超出平衡态的物理。结果发表在Phys. Rev. D 101(2020) 04502.

3. 早期的在利用标准交错费米子、大夸克质量的格点研究中人们发现了磁催化，而在利用改进的交错费米子、物理夸克质量的格点研究中人们发现了反磁催化。我们采用了标准的交错费米子、在夸克质量很小的情况下开展格点QCD研究，仅仅观察到了磁催化效应，这表明早期格点研究中并没有观察到反磁催化效应与夸克质量太大不太相关，而与格点的离散效应更相关。我们同时发现相变的强度随着磁场的增强总是增强，并观察到了一阶相变。结果发表在Phys.Rev.D102(2020)054505.

4. 我们讨论在淬火近似下的重夸克偶素的两点关联函数与微扰QCD的比较结果，给出了重夸克输运系数的初步结果(PoS LATTICE2019 (2020) 207)

5.我们研究了在趋于手征极限下的费米子矩阵的本征值谱，结果由课题组博士生张瑜在第37届格点场论国际会议上以口头报告的形式宣讲PoS LATTICE2019 (2020) 251

6. 我们利用高度改进的交错费米子（HISQ）研究了在零温度下的赝标量介子质量随磁场强度的变化关系。结果由结果由课题组博士生汪晓丹在第37届格点场论国际会议上以口头报告的形式宣讲 PoS LATTICE2019 (2020) 250。

二、学术交流情况列举如下：

1)课题组负责人邀请报告：

1. High order cumulant ratios of net baryon number fluctuations——Lattice QCD meets experiments, internal talk in STAR collaboration, Mar. 24, 2020, online

2. Hot and dense Lattice QCD——supercomputing nuclear matter in extreme Conditions, seminar at 岳麓云端, a joint online seminar at 湖南大学和中南大学，2020.7.20

3. QCD phase structure in a background magnetic field, International online Workshop on criticality in QCD and the Hadron Resonance Gas, 29-31 July, 2020, organized by Wroclaw university, Poland

4. QCD phase structure from Lattice QCD, the 7th RHIC-BES Theory and Experiment online Seminar, Sep. 15, 2020

5. Correlated Dirac Eigenvalues and axial anomaly in Chiral symmetric QCD, RIKEN-BNL seminar, Nov. 19, 2020, postponed to Jan. 14, 2021

6. Correlated Dirac Eigenvalues and axial anomaly in Chiral symmetric QCD, the 15th Hadron Physics Forum joint with USTC seminar, Dec. 10, 2020

7. Scientific opportunities and computing challenges in Hot & Dense Lattice QCD, 高能物理与高性能计算物理研讨会，中国科学院计算机网络信息中心， 2020.12.14

2)课题组学生报告:

1. 邀请报告，张瑜，Correlated eigenvalues and chiral anomaly in chiral symmetric QCD, Online seminar in Tsukuba University, Japan, Dec. 15, 2020

2. 邀请报告，张瑜，Correlated eigenvalues and chiral anomaly in chiral symmetric QCD, Online seminar in Tokoyo University, Japan, Nov. 16, 2020

3. 分会报告，张瑜，Correlated eigenvalues and chiral anomaly in chiral symmetric QCD, XXXII International (ONLINE) Workshop on

High Energy Physics “Hot problems of Strong Interactions”,Nov.9-12, 202

4. 分会报告，张瑜，Dirac eigenvalue spectrum and its relation to U(1)A symmetry breaking in high temperature Nf = 2 + 1 QCD, online Asia-Pacific Symposium for Lattice Field Theory (APLAT 2020), Aug.4-7, 2020, organized by KEK, Japan

5. 分会报告，汪晓丹，Gell-Mann-Oakes-Renner relation in external magnetic fields at zero temperature, online Asia-Pacific Symposium for Lattice Field Theory (APLAT 2020), Aug.4-7, 2020, organized by KEK, Japan

三、会议组织

基于计算中心，联合NVIDIA公司在线上举办了OpenACC GPU Hackathon China 2020@CCNU活动。该次活动为OpenACC GPU Hackathon全球项目在中国举办的第4次活动，旨在提升中高级用户利用GPU加速应用性能的能力。在为期十天的活动中，参加队伍与指导老师共同讨论并动手实操，对自有高性能计算应用进行了GPU移植与优化。本次活动是今年在国内举办的第一次OpenACC GPU Hackathon活动，也是第一次完全在网上举办的活动。在GPU Hackathon活动开始之前，我们亦通过提供实际算例面向普通用户进行了一天的针对OpenACC及GPU程序诊断工具Nsight的培训。

本次活动面向全国科研院所及高校募集粒子物理与核物理方向的应用团队。经过筛选，来自中科院高能物理研究所、中科院近代物理研究所、中科院理论物理研究所、北京大学、大连理工大学、湖南大学、湖南师范大学、中国科学技术大学、郑州大学和华中师范大学等单位的9个应用组成的8支队伍参加了本次活动。活动还有幸邀请到来自国内、美国、德国及印度的19位一线资深开发者担任指导老师，其中有包括PGI编译器开发成员在内的PGI以及熟悉格点QCD应用库QUDA的NVIDIA工程师。

在为期十天的活动中，各应用团队在指定的两位导师指导下对应用代码及优化目标进行了评估，选用OpenACC或CUDA等编程模型对提交的应用代码进行了GPU移植与优化。整个活动均利用zoom和slack在线上进行，大部分时间由各团队与指导老师利用slack在线上自由讨论、共同解决问题，并在每天固定时间利用zoom在线上进行简短的汇报及交流讨论。

在活动的最终汇报环节，各团队总结了十天中使用的技术路线、碰到的技术问题、实现的优化效果及进一步推进的计划。参加的9个应用中，来自大连理工大学团队的泛函重整化群(FRG)应用在OpenACC编程框架下实现了最高279倍加速的优化效果。活动结束时，参加活动的各团队都纷纷表示在活动中收获很多，并将在活动结束后按照活动中获得的路线图继续进行下一步的优化工作。