The rapid development of general-purpose computing on graphics processing units (GPGPU) is allowing the implementation of highly-parallelized Monte Carlo simulation chains for particle physics experiments. This technique is particularly suitable for the simulation of a pixelated charge readout for time projection chambers, given the large number of channels that this technology employs. Here we present the first implementation of a full microphysical simulator of a liquid argon time projection chamber (LArTPC) equipped with light readout and pixelated charge readout, developed for the DUNE Near Detector. The software is implemented with an end-to-end set of GPU-optimized algorithms. The algorithms have been written in Python and translated into CUDA kernels using Numba, a just-in-time compiler for a subset of Python and NumPy instructions. The GPU implementation achieves a speed up of four orders of magnitude compared with the equivalent CPU version. The simulation of the current induced on 10^3 pixels takes around 1 ms on the GPU, compared with approximately 10 s on the CPU. The results of the simulation are compared against data from a pixel-readout LArTPC prototype.
Highly-parallelized simulation of a pixelated LArTPC on a GPU / A. Abed Abud, B. Abi, R. Acciarri, M.A. Acero, M.R. Adames, G. Adamov, M. Adamowski, D. Adams, M. Adinolfi, C. Adriano, A. Aduszkiewicz, J. Aguilar, Z. Ahmad, J. Ahmed, B. Aimard, F. Akbar, K. Allison, S. Alonso Monsalve, M. Alrashed, C. Alt, A. Alton, R. Alvarez, P. Amedo, J. Anderson, D.A. Andrade, C. Andreopoulos, M. Andreotti, M.P. Andrews, F. Andrianala, S. Andringa, N. Anfimov, W.L. Anicézio Campanelli, A. Ankowski, M. Antoniassi, M. Antonova, A. Antoshkin, S. Antusch, A. Aranda-Fernandez, L. Arellano, L.O. Arnold, M.A. Arroyave, J. Asaadi, A. Ashkenazi, L. Asquith, A. Aurisano, V. Aushev, D. Autiero, M. Ayala-Torres, F. Azfar, A. Back, H. Back, J.J. Back, I. Bagaturia, L. Bagby, N. Balashov, S. Balasubramanian, P. Baldi, W. Baldini, B. Baller, B. Bambah, F. Barao, G. Barenboim, P. Barham Alzás, G.J. Barker, W. Barkhouse, C. Barnes, G. Barr, J. Barranco Monarca, A. Barros, N. Barros, J.L. Barrow, A. Basharina-Freshville, A. Bashyal, V. Basque, C. Batchelor, J.B.R. Battat, F. Battisti, F. Bay, M.C.Q. Bazetto, J.L.L. Bazo Alba, J.F. Beacom, E. Bechetoille, B. Behera, E. Belchior, L. Bellantoni, G. Bellettini, V. Bellini, O. Beltramello, N. Benekos, C. Benitez Montiel, D. Benjamin, F. Bento Neves, J. Berger, S. Berkman, P. Bernardini, R.M. Berner, A. Bersani, S. Bertolucci, M. Betancourt, A. Betancur Rodríguez, A. Bevan, Y. Bezawada, A.T. Bezerra, T.J. Bezerra, J. Bhambure, A. Bhardwaj, V. Bhatnagar, M. Bhattacharjee, M. Bhattacharya, D. Bhattarai, S. Bhuller, B. Bhuyan, S. Biagi, J. Bian, M. Biassoni, K. Biery, B. Bilki, M. Bishai, V. Bisignani, A. Bitadze, A. Blake, F.D. Blaszczyk, G.C. Blazey, D. Blend, E. Blucher, J. Boissevain, S. Bolognesi, T. Bolton, L. Bomben, M. Bonesini, C. Bonilla-Diaz, F. Bonini, A. Booth, F. Boran, S. Bordoni, A. Borkum, N. Bostan, P. Bour, D. Boyden, J. Bracinik, D. Braga, D. Brailsford, A. Branca, A. Brandt, M. Bravo-Moreno, J. Bremer, C. Brew, S.J. Brice, C. Brizzolari, C. Bromberg, J. Brooke, A. Bross, G. Brunetti, M. Brunetti, N. Buchanan, H. Budd, J. Buergi, G.C. V., I. Cagnoli, T. Cai, D. Caiulo, R. Calabrese, P. Calafiura, J. Calcutt, M. Calin, L. Calivers, S. Calvez, E. Calvo, A. Caminata, D. Caratelli, D. Carber, J.C. Carceller, G. Carini, B. Carlus, M.F. Carneiro, P. Carniti, I. Caro Terrazas, H. Carranza, N. Carrara, L. Carroll, T. Carroll, A. Carter, J.F. Castaño Forero, A. Castillo, E. Catano-Mur, C. Cattadori, F. Cavalier, G. Cavallaro, F. Cavanna, S. Centro, G. Cerati, A. Cervelli, A. Cervera Villanueva, K. Chakraborty, M. Chalifour, A. Chappell, E. Chardonnet, N. Charitonidis, A. Chatterjee, S. Chattopadhyay, H. Chen, M. Chen, Y. Chen, Z. Chen, Z. Chen-Wishart, Y. Cheon, D. Cherdack, C. Chi, S. Childress, R. Chirco, A. Chiriacescu, N. Chitirasreemadam, K. Cho, S. Choate, D. Chokheli, P.S. Chong, B. Chowdhury, A. Christensen, D. Christian, G. Christodoulou, A. Chukanov, M. Chung, E. Church, V. Cicero, D. Clapa, P. Clarke, G. Cline, T.E. Coan, A.G. Cocco, J.A.B. Coelho, A. Cohen, J. Collot, E. Conley, J.M. Conrad, M. Convery, S. Copello, P. Cova, C. Cox, L. Cremaldi, L. Cremonesi, J.I. Crespo-Anadón, M. Crisler, E. Cristaldo, J. Crnkovic, G. Crone, R. Cross, A. Cudd, C. Cuesta, Y. Cui, D. Cussans, J. Dai, O. Dalager, R. Dallavalle, H. da Motta, Z.A. Dar, R. Darby, L. Da Silva Peres, C. David, Q. David, G.S. Davies, S. Davini, J. Dawson, K. De, S. De, R. De Aguiar, P. De Almeida, P. Debbins, I. De Bonis, M.P. Decowski, A. de Gouvêa, P.C. De Holanda, I.L. De Icaza Astiz, A. Deisting, P. De Jong, A. De la Torre, A. Delbart, V. De Leo, D. Delepine, M. Delgado, A. Dell'Acqua, N. Delmonte, P. De Lurgio, J.R.T. de Mello Neto, D.M. Demuth, S. Dennis, C. Densham, P. Denton, G.W. Deptuch, A. De Roeck, V. De Romeri, G. De Souza, J.P. Detje, R. Devi, R. Dharmapalan, M. Dias, J.S. Díaz, F. Díaz, F. Di Capua, A. Di Domenico, S. Di Domizio, S. Di Falco, L. Di Giulio, P. Ding, L. Di Noto, E. Diociaiuti, C. Distefano, R. Diurba, M. Diwan, Z. Djurcic, D. Doering, S. Dolan, F. Dolek, M.J. Dolinski, D. Domenici, L. Domine, S. Donati, Y. Donon, S. Doran, D. Douglas, A. Dragone, F. Drielsma, L. Duarte, D. Duchesneau, K. Duffy, K. Dugas, P. Dunne, B. Dutta, H. Duyang, O. Dvornikov, D.A. Dwyer, A.S. Dyshkant, M. Eads, A. Earle, D. Edmunds, J. Eisch, L. Emberger, P. Englezos, A. Ereditato, T. Erjavec, C.O. Escobar, J.J. Evans, E. Ewart, A.C. Ezeribe, K. Fahey, L. Fajt, A. Falcone, M. Fani', C. Farnese, Y. Farzan, D. Fedoseev, J. Felix, Y. Feng, E. Fernandez-Martinez, F. Ferraro, L. Fields, P. Filip, A. Filkins, F. Filthaut, R. Fine, G. Fiorillo, M. Fiorini, V. Fischer, R.S. Fitzpatrick, W. Flanagan, B. Fleming, R. Flight, S. Fogarty, W. Foreman, J. Fowler, J. Franc, D. Franco, J. Freeman, J. Fried, A. Friedland, S. Fuess, I.K. Furic, K. Furman, A.P. Furmanski, A. Gabrielli, A. Gago, H. Gallagher, A. Gallas, A. Gallego-Ros, N. Gallice, V. Galymov, E. Gamberini, T. Gamble, F. Ganacim, R. Gandhi, S. Ganguly, F. Gao, S. Gao, D. Garcia-Gamez, M.Á. García-Peris, S. Gardiner, D. Gastler, A. Gauch, J. Gauvreau, P. Gauzzi, G. Ge, N. Geffroy, B. Gelli, A. Gendotti, S. Gent, L. Gerlach, Z. Ghorbani-Moghaddam, P. Giammaria, T. Giammaria, N. Giangiacomi, D. Gibin, I. Gil-Botella, S. Gilligan, A. Gioiosa, S. Giovannella, C. Girerd, A.K. Giri, D. Gnani, O. Gogota, M. Gold, S. Gollapinni, K. Gollwitzer, R.A. Gomes, L.V. Gomez Bermeo, L.S. Gomez Fajardo, F. Gonnella, D. Gonzalez-Diaz, M. Gonzalez-Lopez, M.C. Goodman, O. Goodwin, S. Goswami, C. Gotti, J. Goudeau, E. Goudzovski, C. Grace, R. Gran, E. Granados, P. Granger, C. Grant, D. Gratieri, P. Green, S. Greenberg, L. Greenler, J. Greer, J. Grenard, W.C. Griffith, F.T. Groetschla, M. Groh, K. Grzelak, W. Gu, V. Guarino, M. Guarise, R. Guenette, E. Guerard, M. Guerzoni, D. Guffanti, A. Guglielmi, B. Guo, A. Gupta, V. Gupta, K.K. Guthikonda, P. Guzowski, M.M. Guzzo, S. Gwon, C. Ha, K. Haaf, A. Habig, H. Hadavand, A. Hadef, R. Haenni, L. Hagaman, A. Hahn, J. Haiston, P. Hamacher-Baumann, T. Hamernik, P. Hamilton, J. Han, J. Hancock, F. Happacher, D.A. Harris, J. Hartnell, T. Hartnett, J. Harton, T. Hasegawa, C. Hasnip, R. Hatcher, K.W. Hatfield, A. Hatzikoutelis, C. Hayes, K. Hayrapetyan, J. Hays, E. Hazen, M. He, A. Heavey, K.M. Heeger, J. Heise, S. Henry, M.A. Hernandez Morquecho, K. Herner, V. Hewes, C. Hilgenberg, T. Hill, S.J. Hillier, A. Himmel, E. Hinkle, L.R. Hirsch, J. Ho, J. Hoff, A. Holin, T. Holvey, E. Hoppe, G.A. Horton-Smith, M. Hostert, T. Houdy, A. Hourlier, B. Howard, R. Howell, J. Hoyos Barrios, I. Hristova, M.S. Hronek, J. Huang, R.G. Huang, Z. Hulcher, G. Iles, N. Ilic, A.M. Iliescu, R. Illingworth, G. Ingratta, A. Ioannisian, B. Irwin, L. Isenhower, M. Ismerio Oliveira, R. Itay, C.M. Jackson, V. Jain, E. James, W. Jang, B. Jargowsky, F. Jediny, D. Jena, Y.S. Jeong, C. Jesús-Valls, X. Ji, J. Jiang, L. Jiang, A. Jipa, J.H. Jo, F.R. Joaquim, W. Johnson, B. Jones, R. Jones, N. Jovancevic, M. Judah, C.K. Jung, T. Junk, Y. Jwa, M. Kabirnezhad, A. Kaboth, I. Kadenko, I. Kakorin, A. Kalitkina, D. Kalra, O. Kamer Koseyan, F. Kamiya, D.M. Kaplan, G. Karagiorgi, G. Karaman, A. Karcher, Y. Karyotakis, S. Kasai, S.P. Kasetti, L. Kashur, I. Katsioulas, N. Kazaryan, E. Kearns, P. Keener, K.J. Kelly, E. Kemp, O. Kemularia, Y. Kermaidic, W. Ketchum, S.H. Kettell, M. Khabibullin, A. Khotjantsev, A. Khvedelidze, D. Kim, B. King, B. Kirby, M. Kirby, J. Klein, J. Kleykamp, A. Klustova, T. Kobilarcik, K. Koehler, L.W. Koerner, D.H. Koh, S. Kohn, P.P. Koller, L. Kolupaeva, D. Korablev, M. Kordosky, T. Kosc, U. Kose, V.A. Kostelecký, K. Kothekar, I. Kotler, V. Kozhukalov, R. Kralik, L. Kreczko, F. Krennrich, I. Kreslo, W. Kropp, T. Kroupova, M. Kubu, Y. Kudenko, V.A. Kudryavtsev, S. Kuhlmann, S. Kulagin, J. Kumar, P. Kumar, P. Kunze, R. Kuravi, N. Kurita, C. Kuruppu, V. Kus, T. Kutter, J. Kvasnicka, D. Kwak, A. Lambert, B.J. Land, C.E. Lane, K. Lang, T. Langford, M. Langstaff, F. Lanni, O. Lantwin, J. Larkin, P. Lasorak, D. Last, A. Laundrie, G. Laurenti, A. Lawrence, P. Laycock, I. Lazanu, M. Lazzaroni, T. Le, S. Leardini, J. Learned, P. Lebrun, T. Lecompte, C. Lee, V. Legin, G. Lehmann Miotto, R. Lehnert, M.A. Leigui de Oliveira, M. Leitner, L.M. Lepin, S.W. Li, Y. Li, H. Liao, C.S. Lin, S. Lin, D. Lindebaum, R.A. Lineros, J. Ling, A. Lister, B.R. Littlejohn, J. Liu, Y. Liu, S. Lockwitz, T. Loew, M. Lokajicek, I. Lomidze, K. Long, T. Lord, J.M. Losecco, W.C. Louis, X.-. Lu, K.B. Luk, B. Lunday, X. Luo, E. Luppi, T. Lux, V.P. Luzio, J. Maalmi, D. Macfarlane, A.A. Machado, P. Machado, C.T. Macias, J.R. Macier, M. Macmahon, A. Maddalena, A. Madera, P. Madigan, S. Magill, K. Mahn, A. Maio, A. Major, K. Majumdar, J.A. Maloney, M. Man, G. Mandrioli, R.C. Mandujano, J. Maneira, L. Manenti, S. Manly, A. Mann, K. Manolopoulos, M. Manrique Plata, V.N. Manyam, M. Marchan, A. Marchionni, W. Marciano, D. Marfatia, C. Mariani, J. Maricic, F. Marinho, A.D. Marino, T. Markiewicz, D. Marsden, M. Marshak, C.M. Marshall, J. Marshall, J. Marteau, J. Martín-Albo, N. Martinez, D.A. Martinez Caicedo, F. Martínez López, P. Martínez Miravé, S. Martynenko, V. Mascagna, K. Mason, A. Mastbaum, F. Matichard, S. Matsuno, J. Matthews, C. Mauger, N. Mauri, K. Mavrokoridis, I. Mawby, R. Mazza, A. Mazzacane, T. Mcaskill, E. Mccluskey, N. Mcconkey, K.S. Mcfarland, C. Mcgrew, A. Mcnab, A. Mefodiev, P. Mehta, P. Melas, O. Mena, H. Mendez, P. Mendez, D.P. Méndez, A. Menegolli, G. Meng, M.D. Messier, W. Metcalf, M. Mewes, H. Meyer, T. Miao, G. Michna, V. Mikola, R. Milincic, G. Miller, W. Miller, J. Mills, O. Mineev, A. Minotti, O.G. Miranda, S. Miryala, S. Miscetti, C.S. Mishra, S.R. Mishra, A. Mislivec, M. Mitchell, D. Mladenov, I. Mocioiu, K. Moffat, A. Mogan, N. Moggi, R. Mohanta, T.A. Mohayai, N. Mokhov, J. Molina, L. Molina Bueno, E. Montagna, A. Montanari, C. Montanari, D. Montanari, D. Montanino, L.M. Montaño Zetina, S.H. Moon, M. Mooney, A.F. Moor, D. Moreno, L. Morescalchi, D. Moretti, C. Morris, C. Mossey, M. Mote, E. Motuk, C.A. Moura, J. Mousseau, G. Mouster, W. Mu, L. Mualem, J. Mueller, M. Muether, F. Muheim, A. Muir, M. Mulhearn, D. Munford, L.J. Munteanu, H. Muramatsu, J. Muraz, M. Murphy, S. Murphy, J. Musser, J. Nachtman, Y. Nagai, S. Nagu, M. Nalbandyan, R. Nandakumar, D. Naples, S. Narita, A. Nath, A. Navrer-Agasson, N. Nayak, M. Nebot-Guinot, K. Negishi, J.K. Nelson, M. Nelson, J. Nesbit, M. Nessi, D. Newbold, M. Newcomer, H. Newton, R. Nichol, F. Nicolas-Arnaldos, A. Nikolica, J. Nikolov, E. Niner, K. Nishimura, A. Norman, A. Norrick, P. Novella, J.A. Nowak, M. Oberling, J.P. Ochoa-Ricoux, A. Olivier, A. Olshevskiy, Y. Onel, Y. Onishchuk, J. Ott, L. Pagani, G. Palacio, O. Palamara, S. Palestini, J.M. Paley, M. Pallavicini, C. Palomares, S. Pan, W. Panduro Vazquez, E. Pantic, V. Paolone, V. Papadimitriou, R. Papaleo, A. Papanestis, S. Paramesvaran, S. Parke, E. Parozzi, S. Parsa, Z. Parsa, S. Parveen, M. Parvu, D. Pasciuto, S. Pascoli, L. Pasqualini, J. Pasternak, J. Pater, C. Patrick, L. Patrizii, R.B. Patterson, S.J. Patton, T. Patzak, A. Paudel, L. Paulucci, Z. Pavlovic, G. Pawloski, D. Payne, V. Pec, S.J.M. Peeters, A. Pena Perez, E. Pennacchio, A. Penzo, O.L.G. Peres, Y.F. Perez Gonzalez, L. Pérez-Molina, C. Pernas, J. Perry, D. Pershey, G. Pessina, G. Petrillo, C. Petta, R. Petti, V. Pia, F. Piastra, L. Pickering, F. Pietropaolo, V.L. Pimentel, G. Pinaroli, K. Plows, R. Plunkett, T. Pollman, F. Pompa, X. Pons, N. Poonthottathil, F. Poppi, S. Pordes, J. Porter, M. Potekhin, R. Potenza, B.V.K.S. Potukuchi, J. Pozimski, M. Pozzato, S. Prakash, T. Prakash, C. Pratt, M. Prest, F. Psihas, D. Pugnere, X. Qian, J.L. Raaf, V. Radeka, J. Rademacker, R. Radev, B. Radics, A. Rafique, E. Raguzin, M. Rai, M. Rajaoalisoa, I. Rakhno, A. Rakotonandrasana, L. Rakotondravohitra, R. Rameika, M.A. Ramirez Delgado, B. Ramson, A. Rappoldi, G. Raselli, P. Ratoff, S. Raut, H. Razafinime, R.F. Razakamiandra, E.M. Rea, J.S. Real, B. Rebel, R. Rechenmacher, M. Reggiani-Guzzo, J. Reichenbacher, S.D. Reitzner, H. Rejeb Sfar, A. Renshaw, S. Rescia, F. Resnati, M. Ribas, S. Riboldi, C. Riccio, G. Riccobene, L.C.J. Rice, J.S. Ricol, A. Rigamonti, Y. Rigaut, E.V. Rincón, A. Ritchie-Yates, D. Rivera, R. Rivera, A. Robert, J.L. Rocabado Rocha, L. Rochester, M. Roda, P. Rodrigues, M.J. Rodriguez Alonso, J. Rodriguez Rondon, E. Romeo, S. Rosauro-Alcaraz, P. Rosier, M. Rossella, M. Rossi, M. Ross-Lonergan, J. Rout, P. Roy, A. Rubbia, C. Rubbia, G. Ruiz Ferreira, B. Russell, D. Ruterbories, A. Rybnikov, A. Saa-Hernandez, R. Saakyan, S. Sacerdoti, N. Sahu, P. Sala, N. Samios, O. Samoylov, M.C. Sanchez, V. Sandberg, D.A. Sanders, D. Sankey, D. Santoro, N. Saoulidou, P. Sapienza, C. Sarasty, I. Sarcevic, I. Sarra, G. Savage, V. Savinov, G. Scanavini, A. Scaramelli, A. Scarff, A. Scarpelli, T. Schefke, H. Schellman, S. Schifano, P. Schlabach, D. Schmitz, A.W. Schneider, K. Scholberg, A. Schukraft, E. Segreto, A. Selyunin, C.R. Senise, J. Sensenig, D. Sgalaberna, M.H. Shaevitz, S. Shafaq, F. Shaker, M. Shamma, P. Shanahan, R. Sharankova, H.R. Sharma, R. Sharma, R. Kumar, K. Shaw, T. Shaw, K. Shchablo, C. Shepherd-Themistocleous, A. Sheshukov, W. Shi, S. Shin, I. Shoemaker, D. Shooltz, R. Shrock, J. Silber, L. Simard, J. Sinclair, G. Sinev, J. Singh, J. Singh, L. Singh, P. Singh, V. Singh, S. Singh Chauhan, R. Sipos, G. Sirri, A. Sitraka, K. Siyeon, K. Skarpaas, E. Smith, P. Smith, J. Smolik, M. Smy, E.L. Snider, P. Snopok, D. Snowden-Ifft, M. Soares Nunes, H. Sobel, M. Soderberg, S. Sokolov, C.J. Solano Salinas, S. Söldner-Rembold, S.R. Soleti, N. Solomey, V. Solovov, W.E. Sondheim, M. Sorel, A. Sotnikov, J. Soto-Oton, A. Sousa, K. Soustruznik, F. Spagliardi, M. Spanu, J. Spitz, N.J.C. Spooner, K. Spurgeon, D. Stalder, M. Stancari, L. Stanco, J. Steenis, R. Stein, H.M. Steiner, A.F. Steklain Lisbôa, A. Stepanova, J. Stewart, B. Stillwell, J. Stock, F. Stocker, T. Stokes, M. Strait, T. Strauss, L. Strigari, A. Stuart, J.G. Suarez, J. Subash, A. Surdo, V. Susic, L. Suter, C.M. Sutera, K. Sutton, Y. Suvorov, R. Svoboda, S.K. Swain, B. Szczerbinska, A.M. Szelc, A. Taffara, N. Talukdar, J. Tamara, H.A. Tanaka, S. Tang, N. Taniuchi, B. Tapia Oregui, A. Tapper, S. Tariq, E. Tarpara, N. Tata, E. Tatar, R. Tayloe, A.M. Teklu, P. Tennessen, M. Tenti, K. Terao, F. Terranova, G. Testera, T. Thakore, A. Thea, A. Thompson, C. Thorn, S.C. Timm, V. Tishchenko, N. Todorović, L. Tomassetti, A. Tonazzo, D. Torbunov, M. Torti, M. Tortola, F. Tortorici, N. Tosi, D. Totani, M. Toups, C. Touramanis, R. Travaglini, J. Trevor, S. Trilov, W.H. Trzaska, Y. Tsai, Y.-. Tsai, Z. Tsamalaidze, K.V. Tsang, N. Tsverava, S.Z. Tu, S. Tufanli, C. Tull, J. Turner, M. Tuzi, J. Tyler, E. Tyley, M. Tzanov, L. Uboldi, M.A. Uchida, J. Urheim, T. Usher, H. Utaegbulam, S. Uzunyan, M.R. Vagins, P. Vahle, S. Valder, G.A. Valdiviesso, E. Valencia, R. Valentim, Z. Vallari, E. Vallazza, J.W.F. Valle, S. Vallecorsa, R. Van Berg, R.G. Van de Water, D. Vanegas Forero, D. Vannerom, F. Varanini, D. Vargas Oliva, G. Varner, S. Vasina, N. Vaughan, K. Vaziri, J. Vega, S. Ventura, A. Verdugo, S. Vergani, M.A. Vermeulen, M. Verzocchi, M. Vicenzi, H. Vieira de Souza, C. Vignoli, C. Vilela, B. Viren, A. Vizcaya-Hernandez, T. Vrba, Q. Vuong, T. Wachala, A.V. Waldron, M. Wallbank, T. Walton, H. Wang, J. Wang, L. Wang, M.H.L.S. Wang, X. Wang, Y. Wang, Y. Wang, K. Warburton, D. Warner, M.O. Wascko, D. Waters, A. Watson, K. Wawrowska, P. Weatherly, A. Weber, M. Weber, H. Wei, A. Weinstein, D. Wenman, M. Wetstein, J. Whilhelmi, A. White, A. White, L.H. Whitehead, D. Whittington, M.J. Wilking, A. Wilkinson, C. Wilkinson, Z. Williams, F. Wilson, R.J. Wilson, W. Wisniewski, J. Wolcott, J. Wolfs, T. Wongjirad, A. Wood, K. Wood, E. Worcester, M. Worcester, M. Wospakrik, K. Wresilo, C. Wret, S. Wu, W. Wu, W. Wu, M. Wurm, J. Wyenberg, Y. Xiao, I. Xiotidis, B. Yaeggy, N. Yahlali, E. Yandel, G. Yang, K. Yang, T. Yang, A. Yankelevich, N. Yershov, K. Yonehara, Y.S. Yoon, T. Young, B. Yu, H. Yu, H. Yu, J. Yu, Y. Yu, W. Yuan, R. Zaki, J. Zalesak, L. Zambelli, B. Zamorano, A. Zani, L. Zazueta, G.P. Zeller, J. Zennamo, K. Zeug, C. Zhang, S. Zhang, Y. Zhang, M. Zhao, E. Zhivun, E.D. Zimmerman, S. Zucchelli, J. Zuklin, V. Zutshi, R. Zwaska. - In: JOURNAL OF INSTRUMENTATION. - ISSN 1748-0221. - 18:4(2023 Apr 26), pp. P04034.1-P04034.35. [10.1088/1748-0221/18/04/P04034]
Highly-parallelized simulation of a pixelated LArTPC on a GPU
F. Ferraro;N. Gallice;M. Lazzaroni;S. Riboldi;
2023
Abstract
The rapid development of general-purpose computing on graphics processing units (GPGPU) is allowing the implementation of highly-parallelized Monte Carlo simulation chains for particle physics experiments. This technique is particularly suitable for the simulation of a pixelated charge readout for time projection chambers, given the large number of channels that this technology employs. Here we present the first implementation of a full microphysical simulator of a liquid argon time projection chamber (LArTPC) equipped with light readout and pixelated charge readout, developed for the DUNE Near Detector. The software is implemented with an end-to-end set of GPU-optimized algorithms. The algorithms have been written in Python and translated into CUDA kernels using Numba, a just-in-time compiler for a subset of Python and NumPy instructions. The GPU implementation achieves a speed up of four orders of magnitude compared with the equivalent CPU version. The simulation of the current induced on 10^3 pixels takes around 1 ms on the GPU, compared with approximately 10 s on the CPU. The results of the simulation are compared against data from a pixel-readout LArTPC prototype.File | Dimensione | Formato | |
---|---|---|---|
Abed_Abud_2023_J._Inst._18_P04034(2).pdf
accesso aperto
Tipologia:
Publisher's version/PDF
Dimensione
15.29 MB
Formato
Adobe PDF
|
15.29 MB | Adobe PDF | Visualizza/Apri |
1972465_(1).pdf
accesso aperto
Tipologia:
Publisher's version/PDF
Dimensione
5.07 MB
Formato
Adobe PDF
|
5.07 MB | Adobe PDF | Visualizza/Apri |
Pubblicazioni consigliate
I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.