Тематики научных исследований

Системы квантовой криптографии и компьютерные модели много-кубитных квантовых процессов

  • Срок выполнения: 2016-2020
  • Руководитель: Ожигов Ю.И.
  • Исполнители: Кронберг Д.А., Сковорода Н.А., Чернявский А.Ю., Молотков С.Н.

Главная цель исследований: нахождение новых приложений квантовой информатики в информационной защите, нано- и био- технологиях.

Суперкомпьютерные технологии, системы и приложения

  • Срок выполнения: 2014-2018
  • Руководитель: Воеводин В.В
  • Исполнители: Баула В.Г., Бурцев А.П., Власов В.К., Леоненков С.Н., Никольский И.М., Попова Н.Н., Романенков К.В.

Управления исследований посвящены исследованию и разработке новых методов отображения трудоёмких алгоритмов биоинформатики, биохимии, механики сплошной среды на современные архитектуры вычислительных машин; разработке принципов выполнения суперкомпьютерного кодизайна для практически важных больших задач. Разработанные принципы будут апробированы на вычислительно сложных задачах, в частности, задачах биокатализа, которые, с одной стороны, эффективно востребованы практикой, а с другой, для своего удовлетворительного решения требуют суперкомпьютерные ресурсы, значительно превосходящие возможности существующих суперкомпьютерных систем - это определяет необходимость поиска эффективного решения.

Многоуровневая кубитовая модификация модели JCH для многочастичных квантовых систем

  • Срок выполнения: 2015-2017
  • Руководитель: Ожигов Ю.И.
  • Исполнители: Сковорода Н.А.

Воспроизведение эффекта транспорта атомных возбуждений, поддержанного дефазировкой (DAT) и квантового бутылочного горлышка. Нахождение взаимосвязи данных эффектов. Расчет квантового гейта C-Sign на нелинейных оптических полостях.

Технологии суперкомпьютерного кодизайна для решения ресурсоемких вычислительных задач биокатализа

  • Срок выполнения: 2014-2016
  • Руководитель: Воеводин В.В
  • Исполнители: Антонов А.С., Воеводин В.В., Копылов К.Е., Ожигов Ю.И., Попова Н.Н., Суплатов Д.А., Чернявский А.Ю., Швец П.А., Швядас В.К.

Проект нацелен на исследование принципов выполнения суперкомпьютерного кодизайна (Co-Design) для разработки взаимосогласованного множества масштабируемых математических методов, проектных решений и информационных технологий, одновременно учитывающих особенности архитектуры суперкомпьютерных систем, свойства программно-аппаратной среды, технологии параллельного программирования, структуру алгоритмов и специфику исходных постановок для эффективного решения множества больших задач биоинформатики.

Грант РФФИ 12-01-00475-а Квантовые запутанные состояния многочастичных ансамблей: моделирование и управление

  • Срок выполнения: 2012 — 2014
  • Руководитель: Ожигов Ю.И.
  • Исполнители: Аракелов К.С., Сковорода Н.А., Чернявский А.Ю.

Работа направлена на поиск квантовых систем: атомов, молекул, годных для того, чтобы служить прототипом гейтов для квантовых вычислений. Решается задача построения моделей динамики заряовых и спиновых состояний в простейших химических рекцуиях типа ионизации, с учетом электромагнитного поля.

Моделирование динамики квантовых систем и квантовых информационных каналов

  • Срок выполнения: 2011-2015
  • Руководитель: Ожигов Ю.И.
  • Исполнители: Кронберг Д.А., Чернявский А.Ю., Молотков С.Н.

Создание математических моделей и программных средств для моделирования и управления приборами, обрабатывающими информацию на квантовом уровне. Включает: элементы квантовых компьютеров, квантовых информационных каналов и квантовой криптографии.

Грант РФФИ 11-02-0455-а Релятивистская квантовая криптография

  • Срок выполнения: 2011 — 2013
  • Руководитель: Молотков С.Н.

Грант РФФИ 11-07-00756 "Методы настройки эффективности параллельных программ для высокопроизводительных вычислительных систем"

  • Срок выполнения: 2011 — 2013
  • Руководитель: Попова Н.Н.
  • Исполнители: Андреев Д.Ю., Глазкова Е.А., Жарков А.В., Комаров С.А., Корж О.В., Страбыкина Е.А. (IBM), Тюляева В.В., Шумкин Г.Н.

Проект посвящен исследованию и разработке методов анализа эффективности параллельных приложений для высокопроизводительных вычислительных систем. В результате выполнения проекта предполагается разработка и реализация единого подхода к анализу эффективности параллельных программ, учитывающего как архитектурные параметры рассматриваемых многопроцессорных систем, так и характеристики параллельных приложений, собираемые в процессе их выполнения. Настройка параметров параллельных программ, влияющих на их эффективность, будет выполняться автоматически, на основе собираемой в процессе выполнения программы статистики.В рамках проекта будут разработаны параллельные масштабируемые алгоритмы для оптимального мэпинга параллельных приложений на архитектуру многопроцессорных вычислительных систем. В результате выполнения данного проекта предполагается создание инструментальной среды для исследования эффективности параллельных приложений. С использованием разработанных методов будут проведены экспериментальные исследования по анализу эффективности конкретных параллельных приложений.

Грант РФФИ 12-07-31229_мол_а "Методы визуализации и анализа научных данных больших объемов на суперкомпьютерах"

  • Срок выполнения: 07.2012 — 12.2013
  • Руководитель: Корж О.В.
  • Исполнители: Алехова Е.Ю., Андреев Д.Ю., Коробков С.В., Сальников А.Н.

Данный проект посвящен исследованию проблем и ограничений, возникающих при обработке и анализе данных вычислительных экспериментов на суперкомпьютерах петафлопсного диапазона. В частности, проблемам возникающим при визуализации таких данных в реальном времени, т.е. одновременно с выполнением вычислительного эксперимента. В проекте рассматриваются проблемы организации ввода-вывода при анализе больших данных, вопросы уменьшения размерности данных с сохранением локальных особенностей анализируемой информации, вопросы быстрого построения и визуального отображения данных при условиях минимизации времени и вычислительных ресурсов, которые требуются для построения соответствующего изображения.

Грант РФФИ 12-01-31274 мол_а "Моделирование и анализ элементной базы квантовых компьютеров"

  • Срок выполнения: 07.2012 — 12.2013
  • Руководитель: Чернявский А.Ю.
  • Исполнители: Катамадзе К.Г. (Физфак МГУ, ФТИАН), Гавриченко А.К. (ФТИАН), Шершулин В.А. (МИФИ, ФТИАН), Белинский Л.В. (МИФИ, ФТИАН)

Квантовая информатика является современной и бурно -развивающийся областью науки, которая ведет к решению недоступных на данный момент задач. Однако на ее пути стоят большие трудности. Одной из необходимых сторон для их преодоления является моделирование и анализ квантовых операций (гейтов). В рамках проекта планируется разработка и программная реализация методологии такого анализа, в том числе: анализа точности и степени запутанности квантовых гейтов. Также планируется разработать методы моделирования гейтов с учетом декогерентизации и апробировать на этом методологию анализа.

Грант РФФИ 12-02-31200 мол_а "Исследование криптографической стойкости протоколов квантовой криптографии"

  • Срок выполнения: 07.2012 — 12.2013
  • Руководитель: Кронберг Д.А.
  • Исполнители: Зенченко А.Е., Козлов Н.В.

Целью квантовой криптографии является передача криптографических ключей по открытым и доступным для прослушивания и любой модификации каналам связи при помощи специальных протоколов, использующих квантовые состояния, таким образом, чтобы на приемной и передающей стороне возник идентичный и известный только им секретный ключ - случайная строка бит. На практике такими каналами являются, либо оптоволоконные линии связи, либо открытое пространство. Важным
свойством квантовой криптографии является то, что она не строит предположений о технологических и вычислительных способностях перехватчика, а секретность ключей гарантируется законами природы. Исследование криптографической стойкости протоколов квантовой криптографии подразумевает получение значения длины секретного ключа в зависимости от наблюдаемых на приемной стороне параметров.

Государственный контракт №П873 от 26.05.2010г. на выполнение НИР по теме "Методы и программные средства визуализации и обработки изображений на суперкомпьютерах"

  • Срок выполнения: 05.2010 — 11.2012
  • Руководитель: Попова Н.Н.
  • Исполнители: Андреев Д.Ю., Воронов В.Ю., Глазкова Е.А., Жарков А.В., Киселев К.Н., Комаров С.А., Корж О.В., Новиков К.В., Сальников А.Н., Серебрийский А.И.

Целью данного проекта является создание комплекса методов и программных средств, которые бы обеспечили поддержку суперкомпьютерного моделирования в междисциплинарных проектах, в частности системы параллельной обработки изображений и визуализации для массивно параллельных вычислительных комплексов Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова.

Государственный контракт №П1258 от 09.06.2010г. на выполнение НИР по теме "Методы и программные средства визуализации научных данных на суперкомпьютерах"

  • Срок выполнения: 06.2010 — 12.2012
  • Руководитель: Корж О.В.
  • Исполнители: Корж А.А. (Т-платформы), Сальников А.Н.

Целью данного проекта является реализация системы визуализации для массивно параллельных вычислительных комплексов Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова, в частности для систем петафлопсного диапазона, таких как суперкомпьютер Ломоносов.

Государственный контракт №П1367 от 11.06.2010г. на выполнение НИР по теме "Методы и программные средства обработки, хранения и передачи информации большого объема в суперкомпьютерном моделировании"

  • Срок выполнения: 06.2010 — 12.2012
  • Руководитель: Корж О.В.
  • Исполнители: Андреев Д.Ю., Коробков С.В., Сальников А.Н.

Целью работы является разработка итерфейса работы с данными большого объема на суперкомпьютерах. Существует большой класс алгоритмов, у которых на вход подаётся большой объём данных. Во многих случаях входные данные могут быть представлены в виде многомерных массивов. При реализации параллельного алгоритма с использованием библиотеки MPI, программистам часто приходится решать одни и те же задачи, такие как эффективная загрузка данных с внешнего хранилища в оперативную память вычислительных узлов, распределение требуемых блоков данных на определённые вычислительные узлы, сжатие данных при передачах внутри коммуникационной среды вычислительной системы. Вне зависимости от эффективности алгоритма решающего задачу, это проблемы могут повлиять на производительность. Разрабатываемый интерфейс Parimpr позволяет разнести функциональность, направленную на решение вышеуказанных проблем ввода-вывода, и алгоритм, решающий прикладную задачу. Интерфейс Parimpr должен быть реализован в формате библиотеки и может быть использован для оптимизации работы MPI-программ, решающих задачи, где ввод-вывод занимает существенную часть времени работы программы. В частности, применение библиотеки Parimpr эффективно при решении на суперкомпьютерах задач, связанных с визуализацией результатов научных вычислений и обработкой изображений большого размера.

Грант РФФИ 09-07-12068-офи_м "Разработка алгоритмов и программ для эффективного предсказательного моделирования “из первых принципов” реальных процессов в наноэлектронике и в плазме управляемого термоядерного синтеза с использованием петафлопных вычислительных систем"

  • Срок выполнения: 2009 — 2010
  • Руководитель: Попов А.М.
  • Исполнители: Аниканов И.А., Безруков Д.С. (химфак МГУ), Бучаченко А.А. (химфак МГУ), Воронов В.Ю., Горюнков А.А. (химфак МГУ), Корж О.В., Поломских В.С. (химфак МГУ), Попова Н.Н., Шумкин Г.Н.

Проект посвящен проблеме эффективного использования супер-ЭВМ петафлопного класса для расчетов в наноэлектронике и магнитной гидродинамике термоядерной плазмы. Рассматривается использование современных параллельных численных кодов квантовой молекулярной динамики для задач наноэлектроники. Проводятся расчеты и анализируется их петафлопная эффективность при расчетах новых молекулярных переключателей, нанопамяти, транспортных процессов в молекулярных наноструктурах. Для моделирования молекулярных переключателей в задачах нанотехнологий предлагается развитие параллельных методов метадинамики в кодах квантовой молекулярной динамики для расчета химических реакций. Предполагается разработка многомасштабной модели молекулярных наносистем при электромагнитных воздействиях.

Грант РФФИ 08-02-00559-а "Разработка и теоретическое исследование стойкости оптоволоконных и работающих через открытое пространство систем квантовой криптографии, основанных на новых принципах"

  • Срок выполнения: 2008 — 2010
  • Руководитель: Молотков С.Н.

Грант РФФИ 08-07-12081-офи "Методы разработки эффективных прикладных программ для крупномасштабного численного моделирования на высокопроизводительных вычислительных системах с массивно-параллельной архитектурой"

  • Срок выполнения: 2008 — 2009
  • Руководитель: Попова Н.Н.
  • Исполнители: Буряк Д.Ю., Воронов В.Ю., Воронова В.Ю., Корж О.В., Коробкова С.В., Нестеров С.В., Позднеев А.В., Попов А.М., Страбыкина Е.А.

Решение ключевых проблем, связанных с разработкой прорывных технологий, созданием новых материалов, неотъемлемо связано с проведением крупномасштабного вычислительного эксперимента с применением высокопроизводительных вычислительных систем рекордных производительностей. Целью проекта является разработка методов построения эффективных прикладных программ для современных высокопроизводительных систем с рекордной производительностью для решения актуальных задач, связанных с прорывными технологиями, созданием новых устройств и материалов.

Грант РФФИ 05-02-17387-а "Криптоанализ оптоволоконных систем квантовой криптографии"

  • Срок выполнения: 2005 — 2007
  • Руководитель: Молотков С.Н.

Грант РФФИ 05-02-08306-офи_а "Квантовая криптографическая система распределения секретных ключей"

  • Срок выполнения: 2005 — 2006
  • Руководитель: Молотков С.Н.

Грант РФФИ 02-02-16289-а "Квантовая криптография на основе твердотельных наноструктур"

  • Срок выполнения: 2002 — 2004
  • Руководитель: Молотков С.Н.