由帕德博恩科學家 Thomas D. Kühne 教授和 Christian Plessl 教授領導的團隊,成功地成為世界上首個打破百億億次量子計算的團隊。憑借這一成就，他們創造了新的世界紀錄。
Perlmutter 目前是世界上第五快的計算機。其基礎是 Plessl 和 Kühne 近年來開發并集成到 CP2K 開源量子化學軟件程序中的一種新的模擬方法。
在高性能計算領域，每秒執行的雙精度（64 位）浮點算術運算的數量，是超級計算機性能的基準。1984 年，第一次達到每秒 10 億次計算操作的大關——今天每部智能手機都超過了這個數字。
高性能計算對科學的重要性日益增加，引發了對最快計算機的競爭日益激烈的技術競賽。從那時起，全球 500 臺最快的超級計算機的最新排名每六個月發布一次，帕德博恩并行計算中心（PC2）的常務董事，該中心在大學運行 Noctua 超級計算機。
隨著科學數字化中的技術領先地位日益成為國際競爭力的問題，第一臺百億億次計算機的競賽現已演變為一場全球競賽，也被稱為“21 世紀的太空競賽”。
作為確定 TOP500 列表中超級計算機速度的標準評估，使用了一個程序來計算非常大的方程組的求解時間。
由于程序出色的并行化特性，超級計算機可以使用非常高比例的理論最大可用計算能力。對這種測量方法的一個批評是，可用于實際實際的計算能力——世界科學應用程序通常只是最大計算能力的一小部分。這是因為計算任務的分配、數據的傳輸和協調數十萬計算元素的執行通常涉及大量的管理時間和費用。
因此，開發優化的仿真方法和算法以更有效地利用大規模并行超級計算機的計算能力是計算科學領域的一個關鍵研究課題。Plessl 和 Kühne 及其團隊已經接受了這一挑戰。在使用百億級計算機模擬化學系統的背景下，他們在2020年提出了用于近似計算矩陣函數的子矩陣方法，這是一種非常適合百億級超級計算機需求的新方法。該方法的核心是在小型密集矩陣上執行許多獨立計算的方法。
正是這些類型的操作，可以以非常高的計算能力和能源效率執行在配備 GPU 加速硬件的極其強大的超級計算機上。
2021 年，帕德博恩的科學家們已經在 Jülich 超級計算中心的 JUWELS Booster 上對多達 1.02 億個原子的 HI 病毒進行了模擬，這在當時是歐洲最快的超級計算機（現在在全球排名第 8 位），從而設定了一個記錄最大的基于電子結構的從頭算分子動力學模擬。
該仿真在混合精度浮點運算中實現了 324 petaflops 的計算性能和理論可用計算能力的 67.7%的效率，對于該應用領域來說是一個了不起的數字。自于利希創紀錄的模擬以來，該方法一直在不斷優化，以提高使用 GPU 硬件加速器的效率。
為了在實踐中測試該方法的百億億次計算能力，該團隊能夠訪問美國國家能源研究科學計算中心（NERSC）的 Perlmutter 超級計算機。當使用混合的 32 位/16 位精度而不是 64 位精度進行計算時，計算機有足夠的資源來打破 exascale 障礙。因此，該方法可以在近似計算的背景下進行分類，簡而言之，它使用近似值而不是精確值。