量子化学および固体物理学ソフトウェアのリスト

量子化学コンピュータプログラムは、計算化学において量子化学の手法を実装するために使用されます。その多くはハートリー・フォック法（HF法）と一部のポスト・ハートリー・フォック法です。また、密度汎関数理論（DFT）、分子力学、あるいは半経験的量子化学手法を含む場合もあります。これらのプログラムには、オープンソースソフトウェアと商用ソフトウェアの両方が含まれます。その多くは大規模で、多くの場合複数の独立したプログラムを含んでおり、長年にわたり開発されてきました。

概要

以下の表は、注目すべきパッケージの主な機能の一部を示しています

数値の詳細

パッケージ	ライセンス^†	言語	MPI	OpenMP	GPU	I/Oライブラリ	並列I/O
ABINIT	無料、GPL	Fortran	はい	はい	はい、CUDA	はい、HDF5、NetCDF	はい、FortranとHDF5
エース^{[ 1 ]}	無料、GPL	Fortran、C++	はい	いいえ	はい	不明	不明
ADF、アムステルダム・モデリング・スイート	商用	Fortran	不明	不明	はい、CUDA	はい、HDF5、カスタム	不明
AMPAC	アカデミック	不明	不明	不明	いいえ	不明	不明
Atomistixツールキット（QuantumATK）	商用	C++、Python	はい	はい	はい、CUDA	はい、HDF5、NetCDF	はい、HDF5
BigDFT	無料、GPL	Fortran	はい	はい	はい	はい、HDF5、NetCDF	はい、HDF5、NetCDF
キャドパック	アカデミック	Fortran	不明	不明	いいえ	不明	不明
カジノ（QMC）	アカデミック	Fortran 2003	はい	はい	はい、OpenACC	いいえ	いいえ
カスティープ	学術・商用	Fortran 95、Fortran 2003	はい	はい	いいえ	不明	不明
コロンブス	無料、LGPL	Fortran	はい	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ
征服	無料、MIT	Fortran 90	はい	はい	いいえ	不明	不明
CP2K	無料、GPL	Fortran 95	はい	はい	はい、CUDAとOpenCL	不明	不明
CPMD	アカデミック	Fortran	はい	はい	いいえ	不明	不明
クリスタル	学術（英国）、商業（IT）	Fortran	はい	はい	いいえ	不明	不明
ダルトン	無料、LGPL	Fortran	はい	はい、LSダルトン	いいえ	不明	不明
ディラック	無料、LGPL	Fortran 77、Fortran 90、C	はい	いいえ	いいえ	不明	不明
DMol3	商用	Fortran 90	はい	不明	いいえ	不明	不明
フルール^{[ 2 ]}	無料、MIT	Fortran 95	はい	はい	はい、OpenACC、CuBLAS	はい、HDF5、カスタム	はい、HDF5
FHI-aims	学術・商用	Fortran	はい	不明	はい	不明	不明
FreeON（旧MondoSCF）	無料、GPL	Fortran 95	不明	不明	いいえ	不明	不明
Firefly（旧PC GAMESS）	アカデミック	Fortran、C、アセンブリ	不明	不明	はい	不明	不明
GAMESS（英国）	英国の学術機関、商用	Fortran	不明	不明	はい	不明	不明
GAMESS（米国）	アカデミック	Fortran	はい	はい	はい	不明	不明
ガウス	商用	Fortran	不明	不明	はい、CUDA	不明	不明
ジャガー	商用	Fortran、C	不明	不明	いいえ	不明	不明
マッドネス	無料、GPL	C++	不明	不明	いいえ	不明	不明
MOLCAS / オープンモルカス	学術、商用^{[ 3 ]} / LGPL	Fortran、C、C++、Python、Perl	はい	はい	はい	はい、HDF5	不明
モルプロ	商用	Fortran	はい	はい	はい	不明	不明
モパック	無料、LGPL ^{[ 4 ]}	Fortran	不明	不明	はい	不明	不明
MPQC	無料、LGPL	C++	はい	不明	いいえ	不明	不明
ネッシー	フリー、BSD v2	Fortran	はい	はい	不明	不明	不明
NWChem	無料、ECL v2	Fortran 77、C	はい	はい	はい、CUDA	不明	不明
タコ	無料、GPL	Fortran 2008、C、C++	はい	はい	はい、CUDAとROCm	はい、NetCDF	はい、カスタム
ワンステップ	アカデミック、商用	Fortran 2003	はい	はい	はい、CUDA	はい、HDF5	不明
オープンアトム	アカデミック	Charm++ (C++)	不明	不明	はい	不明	不明
OpenMX	無料、GPL	C	はい	はい	いいえ	いいえ	いいえ
ORCA	学術・商用	C++	はい	不明	いいえ	不明	不明
パーセック	無料、GPL	Fortran	はい	はい	いいえ	不明	不明
PQS	商用	不明	不明	不明	いいえ	不明	不明
PSI	無料、LGPL v3	C、C++、Python	いいえ	はい	プラグインを使用すると、BrianQC	不明	不明
PySCF	無料、BSD	Python	はい	はい	プラグイン付き、GPU4PySCF	不明	不明
Qボックス	無料、GPL	C++	はい	はい	いいえ	不明	不明
Q-Chem	学術・商用	Fortran、C、C++	はい	はい	プラグインを使用すると、BrianQC	不明	不明
クォンタムエスプレッソ	無料、GPL	Fortran	はい	はい	はい、CUDA	はい、HDF5	はい、HDF5
RMG	無料、GPL	C、C++	不明	不明	はい、CUDA	不明	不明
サムソン	無料	C++、Python	不明	不明	いいえ	不明	不明
サイグレス	商用	C++、C、Java、Fortran	不明	不明	いいえ	不明	不明
シエスタ	無料、GPL	Fortran 2003	はい	はい	はい	はい、NetCDF	はい、NetCDF
スパルタン	商用	Fortran、C、C++	不明	不明	いいえ	不明	不明
テラケム	商用	C、CUDA	不明	不明	はい、CUDA	不明	不明
ターボモール	商用	Fortran、C、C++	はい	はい	はい	不明	不明
VASP	学術（AT）、商業	Fortran	はい	はい	はい	はい、HDF5	不明
WIEN2k	商用	Fortran 90、C	はい	はい	いいえ	いいえ	いいえ
ヤンボ	無料、GPL	Fortran	はい	はい	はい、CUDA	はい、HDF5、NetCDF	はい、HDF5
パッケージ	ライセンス^†	言語	MPI	OpenMP	GPU	I/Oライブラリ	並列I/O

量子化学と固体物理学の特性

パッケージ	ベース	定期^‡	MD	準雇用	HF	TDHF	HF後	MP	MRCI	CC	DFT	TDDFT	GWA
ABINIT	PW	3d	はい	いいえ	いいえ	不明	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	はい	はい	はいスレーター型軌道
ACES ^{[ 1 ]}	GTO	いいえ	いいえ	いいえ	はい	不明	はい	不明	いいえ	Qまで	はい	不明	不明
AMS：ADF、BAND、DFTB	STO、NAO	どれでも	はい	はい	はい	はい	はい	はい	いいえ	いいえ	はい	はい	はい
AMPAC	不明	不明	いいえ	はい	いいえ	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	いいえ	不明	不明
Atomistixツールキット（QuantumATK）	NAO、EHT、PW	どれでも	はい	はい	いいえ	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	はい	不明	はい
BigDFT	ウェーブレット	任意の	はい	いいえ	はい	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	はい	はい	いいえ
キャドパック	GTO	いいえ	いいえ	いいえ	はい	不明	はい	不明	いいえ	Dまで	はい	不明	不明
カジノ（QMC）	GTO、PW、スプライン、グリッド、STO	任意の	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	はい	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ
カスティープ	PW	3d	はい	いいえ	はい	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	はい	はい	不明
コロンブス	GTO	いいえ	いいえ	いいえ	はい	いいえ	はい	いいえ	はい	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ
征服	NAO、スプライン	3d	はい	いいえ	はい5	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	はい	不明	不明
CP2K	ハイブリッドGTO、PW	任意の	はい	はい	はい	不明	はい	はい	いいえ	いいえ	はい	はい	はい
CPMD	PW	3d	はい	いいえ	はい	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	はい	不明	不明
クリスタル	GTO	任意の	はい	いいえ	はい	不明	はい10	はい	いいえ	はい	はい	いいえ	いいえ
ダルトン	GTO	いいえ	いいえ	いいえ	はい	不明	はい	はい	はい	最大（T）	はい	不明	不明
ディラック	GTO	いいえ	いいえ	いいえ	はい	不明	はい	はい	はい	最大（T）	はい	はい	いいえ
DMol3	NAO	任意の	いいえ	いいえ	いいえ	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	はい	はい	不明
eT	GTO	いいえ	いいえ	いいえ	はい	はい	はい	いいえ	いいえ	最大（T）	いいえ	いいえ	いいえ
FHI-aims	NAO	任意の	はい	いいえ	はい	不明	はい	はい	いいえ	いいえ	はい	不明	はい
ファイアフライ（旧PC GAMESS）	GTO	いいえ	はい	はい	はい	不明	はい	不明	はい	いいえ	はい	不明	不明
フルール	FP-(L)APW+lo	2d、3d	いいえ	いいえ	はい	いいえ	はい	いいえ	いいえ	いいえ	はい	いいえ	はい
FreeON（旧MondoSCF）	GTO	任意の	はい	いいえ	はい	不明	はい	不明	いいえ	いいえ	はい	不明	不明
GAMESS（英国）	GTO	いいえ	いいえ	はい	はい	不明	はい	はい	はい	最大（T）	はい	いいえ	いいえ
GAMESS（米国）	GTO	いいえ	はい2	はい	はい	不明	はい	はい	はい	最大（T）	はい	不明	不明
ガウス	GTO	任意の	はい	はい	はい	不明	はい	はい	いいえ	最大（T）	はい	はい	いいえ
ジャガー	GTO	いいえ	はい	No.11	はい	不明	はい	不明	いいえ	いいえ	はい	不明	不明
マッドネス	ウェーブレット	いいえ	いいえ	いいえ	はい	不明	はい	不明	いいえ	いいえ	はい	不明	不明
モルカス	GTO	いいえ	はい	はい	はい	いいえ	はい	はい	はい	最大（T）	はい	いいえ	いいえ
モルプロ	GTO	いいえ	いいえ	いいえ	はい	不明	はい	不明	はい	最大（T）	はい	不明	不明
モパック	最小限のGTO	任意の	いいえ	はい	いいえ	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	いいえ	不明	不明
MPQC	GTO	いいえ	いいえ	いいえ	はい	不明	はい	はい	いいえ	最大 (Q)	はい	不明	不明
MRCC	GTO	いいえ	いいえ	はい	はい	はい	はい	はい	はい	任意の順序	はい	はい	いいえ
ネッシー	有限要素	はい	いいえ	いいえ	はい	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	はい	はい	はい
NWChem	GTO、PW	はい（PW）、いいえ（GTO）	はい	いいえ	はい	はい	はい	はい	いいえ	最大 (Q)	はい	はい	不明
タコ	グリッド	任意の	はい	いいえ	はい	不明	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	はい	はい	はい
ワンステップ	PW	3d	はい	いいえ	はい	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	はい	不明	不明
オープンアトム	PW	3d	はい	いいえ	いいえ	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	はい	不明	不明
OpenMX	NAO	任意の	はい	いいえ	いいえ	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	はい	不明	不明
ORCA	GTO	いいえ	はい	はい	はい	はい	はい	はい	はい	最大（T）	はい	はい	いいえ
パーセック	グリッド	任意の	はい	いいえ	はい	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	はい	不明	不明
PQS	不明	不明	はい	はい	はい	不明	はい	不明	いいえ	最大（T）	はい	不明	不明
PSI	GTO	いいえ	いいえ	いいえ	はい	はい	はい	はい	はい	最大（T）	はい	はい	不明
ピクアンテ	GTO	いいえ	いいえ	はい	はい	不明	はい	不明	いいえ	いいえ	はい	不明	不明
PySCF	GTO	はい	いいえ	いいえ	はい	はい	はい	はい	いいえ	最大（T）	はい	はい	不明
Qボックス	PW	3d	はい	いいえ	はい	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	はい	不明	不明
Q-Chem	GTO	いいえ	はい	はい	はい	不明	はい	はい	いいえ	最大（T）	はい	はい	いいえ
クォンタムエスプレッソ	PW	3d	はい	いいえ	はい	不明	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	はい	はい	はい
レスキュー	グリッド、NAO、PW	どれでも	いいえ	いいえ	はい	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	はい	いいえ	いいえ
RMG	グリッド	任意の	はい	いいえ	いいえ	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	はい	不明	不明
サイグレス	GTO	はい	はい	はい	いいえ	不明	いいえ	不明	いいえ	いいえ	はい	不明	不明
シエスタ	NAO	3d ¹²	はい	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	はい	はい	No ²¹
スパルタン	GTO	いいえ	はい	はい	はい	不明	はい	不明	いいえ	最大（T）	はい	不明	不明
ターボモール	GTO	はい	はい	はい	はい	はい	はい	はい	いいえ	最大（T）	はい	はい	はい
VASP	PW	3d	はい	いいえ	はい	はい	はい	はい	いいえ	いいえ	はい	はい	はい
WIEN2k	FP-(L)APW+lo	3d	はい	いいえ	はい	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	はい	いいえ	はい
ヤンボ	PW	3d	いいえ	いいえ	はい	はい	はい	不明	いいえ	いいえ	いいえ	いいえ	はい
パッケージ	ベース	定期^‡	MD	準雇用	HF	TDHF	HF後	MP	MRCI	CC	DFT	TDDFT	GWA

量子化学と固体物理学における後処理パッケージ

パッケージ	ライセンス^†	言語	入力	出力
ezSpectra ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}	無料	C++	Q-Chemやその他のパッケージとのインターフェース	フランク・コンドン因子、光イオン化断面積、光電子角度分布、磁気特性
リブファ^{[ 7 ]}	無料	C++	Q-ChemおよびMOLCASとのインターフェース	自然軌道、自然遷移軌道、励起子記述子、密度差など

参照

脚注

^†「アカデミック」：リクエストに応じてアカデミック（無償）ライセンスが可能です。「商用」：商用配布されています

^‡周期系（3次元結晶、2次元スラブ、1次元ロッド、孤立分子）のサポート：3次元周期コードでは、スーパーセル内の低次元系のシミュレーションを常に実行できます。ここでは、低次元周期系におけるシミュレーション機能について規定しています。

² QuanPolはGAMESS-USに統合されたフルスペクトルかつシームレスな（HF、MCSCF、GVB、MP2、DFT、TDDFT、CHARMM、AMBER、OPLSAA）QM/MMパッケージです。^{[ 8 ]}

¹⁰CRYSCOR を通じて、Wayback Machineプログラムで 2019-12-26 にアーカイブされました。

参考文献

^ ^a ^b Lotrich, V.; Flocke, N.; Ponton, M.; Yau, AD; Perera, A.; Deumens, E.; Bartlett, RJ (2008年5月5日). 「電子構造エネルギー、勾配、およびヘッセ行列計算の並列実装」. The Journal of Chemical Physics . 128 (19). doi : 10.1063/1.2920482 . ISSN 0021-9606
^ウォルトマン、ダニエル;ミカリチェク、グレゴール。バアジ、ナジブ。ベッツィンガー、マルクス。ビールマイヤー、グスタフ。ブレーダー、イェンス。バーナス、トビアス。エンコヴァーラ、ユッシ。フランク・フライマス。フリードリヒ、クリストフ。ゲルホルスト、クリスチャン・ローマン。グランバーグ・カウチ、サバスティアン。グリツィウク、ウリアナ。ハンケ、アンドレア。ハンケ、ジャン・フィリップ。ハイデ、マーカス。ハインゼ、ステファン。ヒルガース、ロビン。ヤンセン、ヘニング。クルッペルベルク、ダニエル・アーロン。コヴァチク、ローマ人。クルツ、フィリップ。レザイク、マルジャーナ。マドセン、ゲオルグ KH;モクローソフ、ユーリー。ノイキルヒェン、アレクサンダー。レディ、マティアス。ロスト、ステファン。シュリップ、マーティン。シンドルマイヤー、アルノ。ヴィンケルマン、ミリアム。 Blügel、Stefan (2023 年 5 月 3 日)、「FLEUR」、Zenodo、Bibcode : 2023zndo...7576163W、doi : 10.5281/zenodo.7576163
^ 「MOLCASを注文する」。
^ 「MOPAC はオープンソースの LGPL ライセンスの下で再リリースされました」。
^ Gozem, Samer; Krylov, Anna I. (2021-05-31). 「ezSpectraスイート：分光モデリングのための使いやすいツールキット」 . WIREs Computational Molecular Science . 12 (2). doi : 10.1002/wcms.1546 . ISSN 1759-0876 . S2CID 232154733 .
^ Alessio, Maristella; Krylov, Anna I. (2021-06-30). 「磁気特性計算のための運動方程式結合クラスタープロトコル：理論と単分子磁石への応用」 . Journal of Chemical Theory and Computation . 17 (7): 4225– 4241. doi : 10.1021/acs.jctc.1c00430 . ISSN 1549-9618 . PMID 34191507. S2CID 235698464 .
^ "TheoDORE" . theodore-qc.sourceforge.io . 2021年8月15日閲覧。
^ GAMESSの変更履歴

さらに詳しい参考文献

ヤング、デイビッド（2001年）。『計算化学：実世界の問題に技術を適用するための実践ガイド』。ニューヨーク：ジョン・ワイリー・アンド・サンズ。322 ～ 359ページ。ISBN 978-0-471-33368-5。
「NVIDIA GPUアプリケーション」。NVIDIA 。2014年7月9日閲覧
「atomistic.software - 原子論的シミュレーションエンジンとその引用傾向」 . GitHub . 2021年11月23日閲覧。

[ACES-1] Lotrich, V.; Flocke, N.; Ponton, M.; Yau, AD; Perera, A.; Deumens, E.; Bartlett, RJ (2008年5月5日). 「電子構造エネルギー、勾配、およびヘッセ行列計算の並列実装」. The Journal of Chemical Physics . 128 (19). doi : 10.1063/1.2920482 . ISSN 0021-9606

[2] ウォルトマン、ダニエル;ミカリチェク、グレゴール。バアジ、ナジブ。ベッツィンガー、マルクス。ビールマイヤー、グスタフ。ブレーダー、イェンス。バーナス、トビアス。エンコヴァーラ、ユッシ。フランク・フライマス。フリードリヒ、クリストフ。ゲルホルスト、クリスチャン・ローマン。グランバーグ・カウチ、サバスティアン。グリツィウク、ウリアナ。ハンケ、アンドレア。ハンケ、ジャン・フィリップ。ハイデ、マーカス。ハインゼ、ステファン。ヒルガース、ロビン。ヤンセン、ヘニング。クルッペルベルク、ダニエル・アーロン。コヴァチク、ローマ人。クルツ、フィリップ。レザイク、マルジャーナ。マドセン、ゲオルグ KH;モクローソフ、ユーリー。ノイキルヒェン、アレクサンダー。レディ、マティアス。ロスト、ステファン。シュリップ、マーティン。シンドルマイヤー、アルノ。ヴィンケルマン、ミリアム。 Blügel、Stefan (2023 年 5 月 3 日)、「FLEUR」、Zenodo、Bibcode : 2023zndo...7576163W、doi : 10.5281/zenodo.7576163

[3] 「MOLCASを注文する」。

[4] 「MOPAC はオープンソースの LGPL ライセンスの下で再リリースされました」。

[5] Gozem, Samer; Krylov, Anna I. (2021-05-31). 「ezSpectraスイート：分光モデリングのための使いやすいツールキット」 . WIREs Computational Molecular Science . 12 (2). doi : 10.1002/wcms.1546 . ISSN 1759-0876 . S2CID 232154733 .

[6] Alessio, Maristella; Krylov, Anna I. (2021-06-30). 「磁気特性計算のための運動方程式結合クラスタープロトコル：理論と単分子磁石への応用」 . Journal of Chemical Theory and Computation . 17 (7): 4225– 4241. doi : 10.1021/acs.jctc.1c00430 . ISSN 1549-9618 . PMID 34191507. S2CID 235698464 .

[7] "TheoDORE" . theodore-qc.sourceforge.io . 2021年8月15日閲覧。

[8] GAMESSの変更履歴

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