Tecniche di Calcolo Parallelo per la Fisica delle Alte Energie

Le recenti conquiste sperimentali, tra cui i risultati di LHC, hanno aperto la strada a nuove sfide per quanto riguarda i calcoli di fisica teorica. Le misure di precisione su eventi e+ e- hanno reso insoddisfacenti i risultati di QED al tree level, sono quindi necessarie correzioni ad ordini perturbativi più alti. Allo stesso tempo, i processi adronici con molte particelle necessari alla simulazione degli eventi di LHC, hanno alzato ulteriormente l'asticella per quanto riguarda la complessità computazionale. Questo lavoro esplora le possibilità offerte dalle tecnologie attuali e future per poter affrontare adeguatamente queste sfide. La prima parte riassume brevemente il contesto teorico e le tecnologie di calcolo parallelo disponibili, successivamente è descritto lo sviluppo di alcuni prototipi che testano le tecnologie precedentemente introdotte. Nella parte successiva è descritta l'implementazione di alcune di queste soluzioni nel contesto di un codice di ricerca, permettendo ad esso di calcolare processi ad una scala di complessità prima impensabile. Nello stesso tempo sono testate alcune architetture parallele orientate al massimo rapporto consumo/prestazioni.

Modern experimental achievements, with LHC results as a prominent, but not exclusive representative, have undisclosed a new range of challenges concerning theoretical computations. Tree level QED calculation are no more satisfactory due to the very small experimental uncertainty of precision e+ e- measurements, so Next To Leading and Next to Next to Leading Order calculations are required. At the same time many-legs, high-order, QCD processes needed to simulate LHC events are raising even more the bar of computational complexity. This work undertakes the task of exploring the possibilities offered by present and upcoming computing technologies in order to face these challenges properly. The first part outlines both the theoretical context and the available technologies, then a few proofs of concept are described in order to prove the suitability of different parallel computing solutions. In the next part, some of those solutions are implemented in the context of an actual research code, allowing it to handle processes at a previously unexplored scale of complexity. At the same time, the potential of new, cost effective parallel architectures, is tested.