2026年10月17日至19日，第十三届并行应用挑战赛（PAC2026）全国总决赛在深圳国际会展中心举行。北京大学力学与工程科学学院、应用物理与技术研究中心陈默涵研究员指导的团队，凭借作品“基于鲲鹏高性能平台的极端条件温稠密碳模拟”荣获应用组特等奖。团队成员还包括博士后周徐源，以及研究生陈诺、李雨桥、张笑扬。

图：北京大学团队获PAC2026应用组特等奖颁奖现场

并行应用挑战赛（PAC）自2013年创办，是中国三大并行挑战赛事之一。本届总决赛与第二十二届CCF全国高性能计算学术大会（HPC China 2026）同期举行，比赛在全国产超算——国家超级计算深圳中心“灵晟”超级计算机上进行，该系统在2026年6月公布的全球超算TOP500榜单中以2.19 EFlops的持续双精度性能排名世界第一。

惯性约束聚变（ICF）是实现聚变能源的重要途径，也是大国科技竞争的制高点之一。在ICF过程中，靶丸燃料与烧蚀层经历介于凝聚态与等离子体之间的温稠密状态，其压缩、点火与燃烧过程的物理建模，都依赖精确的状态方程（EOS）来描述物质在极端温度压力下的密度、压力与内能演化，状态方程数据的精度直接关系到模拟的可靠性与点火方案的设计。然而，温稠密区间实验测量困难，理论计算又面临高温下计算量急剧膨胀的瓶颈，相关物性数据长期紧缺。

团队采用自研的国产开源第一性原理软件原子算筹（ABACUS）中的随机密度泛函理论（Stochastic DFT）算法（Physical Review B, 106, 125132 (2022)；Matter and Radiation at Extremes, 9, 015604 (2024)；Matter and Radiation at Extremes, 10, 057601 (2025)），绕开了传统方法在高温下计算量急剧膨胀的瓶颈，并针对国产超算平台完成深度适配与优化，实现了碳在密度500 g/cm³、温度20 keV（约2.3亿开尔文）极端条件下状态方程的高效计算，将计算时间大幅压缩至分钟量级，并在数百节点上实现95%以上的弱扩展效率。碳是ICF靶丸烧蚀层的重要候选材料，其极端条件状态方程数据的获取长期是聚变物理建模的难点之一，该成果为聚变物理建模所需的高精度状态方程构建提供了有效手段。

此次获奖表明团队在极端条件物性模拟方向的软件研发与工程优化能力获得行业权威认可，也为惯性约束聚变研究的关键物性参数的第一性原理计算预测提供了新的思路，同时展示了国产开源科学计算软件与国产算力平台协同攻关前沿科学问题的能力。该工作得到国家自然科学基金委卓越研究群体项目（12588301）、国家重点研发计划（2025YFB3003603）、计算物理全国重点实验室、北京大学鲲鹏昇腾科教创新卓越中心等平台项目的支持。