Spingläser und Zufallsfeldsysteme sind Modelle von ungeordneten Materialien mit oft hochgradig erstaunlichen Eigenschaften und einer großen Vielzahl von experimentellen Realisierungen in der Physik der kondensierten Materie wie etwa bei frustrierten magnetischen Materialien, suprafluidem Helium, amorphen Festkörpern oder Ferroelektrika. Neue Aggregatzustände von Materie wie etwa Spingläser, Spinflüssigkeiten oder Spin-Eis sind eng verwoben mit den Mechanismen hinter verschiedenen technologisch relevanten Phänomenen einschließlich der Hochtemperatursupraleitung, des kollossalen Magnetwiderstandes und des anomalen Hall-Effekts. Weiterhin haben Modelle für solche Spinglassysteme auch Anwendungen in scheinbar weit entfernten Gebieten, etwa der Theorie assoziativer Speicher, in Modellen des Immunsystems oder für Fehlerkorrekturverfahren in der Datenübermittlung. Trotz des hieraus resultierenden Interesses für das Problem ist es bisher nicht gelungen, die physikalischen Grundlagen des Verhaltens von Spingläsern und Zufallsfeldsystemen im Detail zu verstehen.
Obwohl auf der feldtheoretischen Seite auch jenseits der Molekularfeldtheorie des Problems in den letzten Jahren einige Fortschritte erzielt werden konnten, so beruht doch der Großteil des derzeitigen Verständnisses von Spingläsern mit
kurzreichweitigen Wechselwirkungen auf der Anwendung immer weiter verbesserte Simulationstechniken. Dies schließt sowohl die Entwicklung neuer Simulationstechniken zur Abfederung der extrem verlangsamtem Relaxation solcher Systeme als auch die Verwendung der neuesten HPC-Systeme wie auch von Spezialrechnern ein. Auf der Basis von ersten Implementierungen der relevanten Algorithmen auf Grafikkarten (GPUs) erwarten wir für die Simulation von Vektor-Spingläsern auf GPUs gegenüber konventionellen Implementierungen auf CPUs Geschwindigkeitssteigerungen von mindestens zwei Größenordnungen. Im vorliegenden Projekt soll eine Kollaboration zwischen der Physik und Informatik zur Entwicklung einer hoch optimierten Implementierung eines Simulationsprogramms für Spingläser mit kontinuierlichen Spins und in der Folge durch großangelegte Simulationen der Systems zur Beantwortung einiger der grundlegenden Fragen nach der Natur der Spinglasphase in solchen Systemen führen.