量子化学および固体物理計算ソフトの一覧
量子化学計算ソフト(りょうしかがくけいさんソフト)は、量子化学的手法を実装したソフトウェアのこと。計算化学の分野において利用される。
大半のプログラムがハートリー-フォック法(HF法)といくつかのポスト-ハートリー-フォック法(Post-HF法)を含んでいる。密度汎関数理論(DFT)や分子力学法、半経験的分子軌道法が利用できるものもある。オープンソースソフトウェアもあれば、商用ソフトウェアもある。多くのプログラムが大規模でかつ複数のプログラムに分かれており、長年開発が続けられてきたものである。
一覧
各ソフトウェアパッケージの適用範囲を示す。
パッケージ名 | ライセンス[注釈 1] | プログラミング言語 | 基底関数 | 周期系[注釈 2] | 分子力学法 | 半経験的手法 | HF法 | Post-HF法 | DFT | GPU(英語版) | 出典 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ABINIT | フリー, GPL | FORTRAN | PW | 3d | Yes | No | No | No | Yes | Yes | |
ACES(英語版) | フリー, GPL | FORTRAN, C++ | GTO | No | No | No | Yes | Yes | Yes | Yes | |
AMPAC | アカデミック | 不明 | 不明 | 不明 | No | Yes | No | No | No | No | |
Ascalaph Designer(英語版) | |||||||||||
ADF | 商用 | FORTRAN | STO | Any | Yes | Yes[注釈 3] | Yes | No | Yes | Yes | |
AIMPRO | |||||||||||
ATOMCI | フリー | FORTRAN, FPL | STO,GTO | No | No | No | Yes | Yes | No | No | |
Atomistix ToolKit(英語版) (ATK) | 商用 | C++, Python | NAO, EHT | 3d[注釈 4] | Yes | Yes | No | No | Yes | No | |
BigDFT(英語版)[注釈 5] | フリー, GPL | FORTRAN | ウェーブレット | 2d,3d | 不明 | 不明 | Yes | 不明 | Yes | Yes | [2][3][4][5][6] |
CADPAC(英語版) | アカデミック | FORTRAN | GTO | No | No | No | Yes | Yes | Yes | No | |
CASINO(英語版) (QMC) | アカデミック | FORTRAN | GTO, PW, スプライン, グリッド, STO | Any | No | No | Yes | Yes | No | No | |
CASTEP(英語版) | アカデミック (UK), 商用 | FORTRAN, FORTRAN | PW | 3d | Yes | No | Yes[注釈 6] | No | Yes | No | |
CFOUR(英語版) | アカデミック | FORTRAN | GTO | No | No | No | Yes | Yes | No | No | |
COLUMBUS(英語版) | アカデミック | FORTRAN | GTO | No | No | No | Yes | Yes | No | No | |
CONQUEST(英語版) | アカデミック | FORTRAN | NAO, スプライン | 3d | Yes | No | Yes[注釈 6] | No | Yes | No | |
CP2K | フリー, GPL | FORTRAN | Hybrid GTO, PW | Any | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes, CUDA, OpenCL | |
CMPD | フリー, CPMD Free License | PW | 3d | Yes | [7][8][9] | ||||||
CRYSTAL | アカデミック (UK), 商用 (IT) | FORTRAN | GTO | Any | Yes | No | Yes | Yes[注釈 7] | Yes | No | |
DACAPO(英語版) | フリー, GPL [注釈 8] | FORTRAN | PW | 3d | Yes | No | No | No | Yes | No | |
Dalton(英語版) | アカデミック | FORTRAN | GTO | No | No | No | Yes | Yes | Yes | No | |
deMon2k | アカデミック, 商用 | FORTRAN | GTO | No | Yes | No | No | No | Yes | No | |
Deneb | |||||||||||
DFTB+ | アカデミック, 商用 | FORTRAN | NAO | Any | Yes | Yes | No | No | No | No | |
DFT++ | フリー, GPL | C++ | PW, ウェーブレット | 3d | Yes | No | No | No | Yes | No | |
DIRAC | アカデミック | FORTRAN, FORTRAN, C言語 | GTO | No | No | No | Yes | Yes | Yes | No | |
DMol3(英語版) | 商用 | FORTRAN | NAO | Any | No | No | No | No | Yes | No | |
ELK(英語版) | フリー, GPL | FORTRAN | FP-LAPW | 3d | No | No | Yes | No | Yes | No | |
Empire | アカデミック, 商用 | FORTRAN | STO (最小基底) | Any | No | Yes | No | No | No | No | |
EPW[注釈 9] | フリー, GPL | FORTRAN | PW | 2d, 3d | No | No | No | No | Yes | No | |
ErgoSCF | フリー, GPL | C++ | GTO | No | No | No | Yes | No | Yes | No | |
ERKALE | フリー, GPL | C++ | GTO | No | No | No | Yes | No | Yes | No | |
EXCITING | フリー, GPL | FORTRAN | FP-LAPW | 3d | No | No | Yes | No | Yes | No | |
FLEUR | アカデミック | FORTRAN | FP-(L)APW+lo | 1d, 2d, 3d | No | No | Yes | Yes | Yes | No | |
FHI-aims | アカデミック, 商用 | FORTRAN | NAO | Any | Yes | No | Yes | Yes | Yes | Yes | |
Fireball | |||||||||||
FPLO [注釈 10] | 商用 | FORTRAN, C++, Perl | LO+NAO (最小基底) | Any | No | No | No | No | Yes | No | |
FreeON(英語版) | フリー, GPL | FORTRAN | GTO | Any | Yes | No | Yes | Yes | Yes | No | |
FSatom | |||||||||||
Firefly, PC GAMESS | アカデミック | FORTRAN, C言語, アセンブリ言語 | GTO | No | Yes[注釈 11] | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | |
GAMESS (UK) | アカデミック (UK), 商用 | FORTRAN | GTO | No | No | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | |
GAMESS (US) | アカデミック | FORTRAN | GTO | No | Yes[注釈 12] | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | |
GAUSSIAN | 商用 | FORTRAN | GTO | Any | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | |
GPAW | フリー, GPL | Python, C言語 | Grid, NAO, PW | Any | Yes | No | Yes[注釈 6] | No | Yes | Yes | |
HiLAPW | 不明 | 不明 | FLAPW | 3d | No | No | No | No | Yes | No | |
HORTON(英語版) | フリー, GPL | Python, C++ | GTO | No | No | No | Yes | Yes | Yes | No | |
HyperChem | 商用 | C++ | STO, GTO | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | No | |
Jaguar(英語版) | 商用 | FORTRAN, C言語 | GTO | No | Yes | No[注釈 13] | Yes | Yes | Yes | No | |
JDFTx | フリー, GPL | C++ | PW | 3d | No | No | Yes | No | Yes | Yes, CUDA | |
LOWDIN | アカデミック | FORTRAN | GTO | No | Yes | No | Yes | Yes | Yes | No | |
MADNESS(英語版) | フリー, GPL | C++ | ウェーブレット | No | No | No | Yes | Yes | Yes | No | |
MAPS | |||||||||||
MISSTEP | フリー, GPL | C++ | PW | No | No | No | No | No | Yes | No | |
MOLCAS | アカデミック, 商用[11] | FORTRAN, C言語, C++, Python, Perl | GTO | No | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | |
MolDS | フリー, GPL | C++ | STO, GTO | No | No | Yes | No | No | No | No | |
MOLGW | フリー, GPL | FORTRAN | GTO | No | No | No | Yes | Yes | Yes | No | |
MOLPRO(英語版) | 商用 | FORTRAN | GTO | No | No | No | Yes | Yes | Yes | No | |
MONSTERGAUSS | フリー | FORTRAN | GTO | No | No | No | Yes | Yes | No | No | |
MOPAC | アカデミック, 商用 | FORTRAN | GTO (最小基底) | Any | No | Yes | No | No | No | Yes | |
MPQC(英語版) | フリー, GPL | C++ | GTO | No | No | No | Yes | Yes | Yes | No | |
Newton-X(英語版) | |||||||||||
NRLMOL | 不明 | FORTRAN | GTO | No | No | No | No | No | Yes | No | |
NTChem | FORTRAN | GTO | No | No | No | Yes | Yes | Yes | No | ||
NWChem(英語版) | フリー, ECL(英語版) v2 | FORTRAN, C言語 | GTO, PW | Any (PW), No (GTO) | Yes | No | Yes | Yes | Yes | Yes, CUDA | |
Octopus | フリー, GPL | FORTRAN, C言語 | Grid | Any | Yes | No | Yes | No | Yes | Yes, CUDA, OpenCL | |
ONETEP(英語版) | アカデミック (UK), 商用 | FORTRAN | PW | 3d | Yes | No | Yes[注釈 6] | No | Yes | Yes, CUDA | |
OpenAtom(英語版) | アカデミック | Charm++(英語版) (C++) | PW | 3d | Yes | No | No | No | Yes | No | |
OpenMX | フリー, GPL | C言語 | NAO | 3d | Yes | No | No | No | Yes | No | |
ORCA | アカデミック | C++ | GTO | No | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | No | |
PAICS [注釈 14] | ノンフリー | C言語 | Yes | Yes | [12][13] | ||||||
ParaGauss | |||||||||||
PARATEC(英語版) | |||||||||||
PARSEC(英語版) | |||||||||||
Petot | |||||||||||
PLATO(英語版) | アカデミック | 不明 | NAO | Any | Yes | No | No | No | Yes | No | |
PQS(英語版) | 商用 | 不明 | 不明 | 不明 | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | No | |
Priroda-06 | アカデミック | C言語 | GTO | No | No | No | Yes | Yes | Yes | No | |
PSI | フリー, GPL | C言語, C++, Python | GTO | No | No | No | Yes | Yes | Yes | No | |
PUPIL | フリー, GPL | FORTRAN, C言語 | GTO, PW | Any | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | |
PWmat | 商用 | FORTRAN | PW | 3d | Yes | No | Yes | Yes | Yes | Yes | |
PWPAW(英語版) | |||||||||||
PWscf(英語版)[注釈 9] | フリー, GPL | FORTRAN | PW | 3d | No | No | Yes | No | Yes | No | |
PyQuante(英語版) | フリー, BSDライセンス | Python | GTO | Yes | Yes | Yes | Yes | [2][14] | |||
PySCF(英語版) | フリー, BSDライセンス | Python | GTO | Any | 不明 | 不明 | Yes | Yes | Yes | 不明 | [2][15] |
Q-Chem(英語版) | 商用 | FORTRAN, C++ | GTO | No | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | |
QMCPACK (QMC) | フリー, UIUC | C++ | GTO, PW, スプライン, グリッド, STO | Any | No | No | Yes | Yes | No | Yes, CUDA | |
Quantemol(英語版)-N | アカデミック, 商用 | FORTRAN | GTO | No | Yes | Yes | Yes | Yes | No | No | |
QSite | 不明 | 不明 | GTO | No | Yes | No[注釈 13] | Yes | Yes | Yes | No | |
Quantum ESPRESSO | フリー, GPL | FORTRAN | PW | 3d | Yes | No | Yes | No | Yes | Yes, CUDA | |
RMG(英語版) | フリー, GPL | C言語, C++ | Grid | Any | Yes | No | No | No | Yes | Yes, CUDA | |
RSPt | アカデミック | FORTRAN, C言語 | FP-LMTO | 3d | No | No | No | No | Yes | No | |
S/PHI/nX | |||||||||||
Scigress | 商用 | C++, C言語, Java, FORTRAN | GTO | Any | Yes | Yes | No | No | Yes | No | |
Siam Quantum | フリー, GPL | C言語 | GTO | No | Yes | No | Yes | Yes | Yes | No | |
SIESTA(英語版) | フリー, GPL | FORTRAN | NAO | 3d[注釈 15] | Yes | No | No | No | Yes | No | |
SMASH | フリー, Apache License | Fortran | GTO | Yes | Yes | Yes | [16] | ||||
Socorro | フリー, GPL | Fortran、C言語 | PW | 3d | Yes | [17][18] | |||||
Spartan | 商用 | FORTRAN, C言語, C++ | GTO | No | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | No | |
SPR-KKR | Yes | ||||||||||
TB-LMTO | アカデミック | FORTRAN | LMTO | 3d | No | No | No | No | Yes | No | |
TeraChem(英語版) [注釈 16] | 商用 | C言語, CUDA | GTO | No | Yes | No | Yes | Yes | Yes | Yes | |
TURBOMOLE | 商用 | FORTRAN | GTO | Any | Yes | No | Yes | Yes | Yes | No | |
VASP | アカデミック (AT), 商用 | FORTRAN | PW | 3d | Yes | No | Yes | Yes | Yes | Yes | |
WIEN2k(英語版) | 商用 | FORTRAN, C言語 | FP-(L)APW+lo | 3d | Yes | No | Yes | No | Yes | No | |
Yambo Code(英語版) | 一部GPL | FORTRAN | PW | 3d | No | No | Yes | Yes | No | No |
脚注
注釈
- ^ アカデミックとは教育研究機関に限定した無償ライセンスのこと。
- ^ 周期系 (3次元結晶、2次元スラブ、1次元ロッド) へのサポート。3次元結晶が扱えれば、低次元の周期系モデルについても超格子モデルによって取り扱いが可能であるが、ここでは低次元の周期モデルを直接取り扱えるかどうかについて記述している。
- ^ インターフェースを介してMOPACを利用する。
- ^ Atomistix ToolKit(英語版)には有限バイアス下の開境界条件のNEGF電子輸送計算の機能を含む。
- ^ 線形スケール密度汎関数法が実装されている。ABINTコードにも含まれている。
- ^ a b c d 厳密な交換相互作用を用いたDFT。
- ^ CRYSCORを介して利用可能。
- ^ CAMPOS projectでは全てのコードはGPLで提供されるとしているが、配布物自体にはライセンス情報が含まれていない。
- ^ a b Quantum ESPRESSOと共に配布されている。
- ^ FPLOには完全な相対論効果が含まれる。
- ^ Ascalaphを介して利用可能。
- ^ QuanPolは全範囲の理論(HF, MCSCF, GVB, MP2, DFT, TDDFT, CHARMM, AMBER, OPLSAA)が利用可能な QM/MM計算パッケージであり、GAMESS (US)に組み込まれている[10]。
- ^ a b Schrödinger(英語版)スイートでは利用可能。
- ^ フラグメント分子軌道法に基づく。
- ^ SIESTA(英語版)はTranSIESTAを用いた、有限バイアス下の開境界条件のNEGF電子輸送計算の機能を含む。
- ^ TeraChemはGPUアクセラレーションを採用した初の量子化学計算ソフト。
出典
- ^ “ATOMCI”. atomci.org. 2022年8月27日閲覧。
- ^ a b c S. Pirhadi et al. 2016
- ^ “BigDFT wiki”. 2018年2月13日閲覧。
- ^ “Installation - BigDFT wiki”. 2018年2月13日閲覧。
- ^ “XC codes - BigDFT wiki”. 2018年2月13日閲覧。
- ^ “Atomic Positions file format - BigDFT wiki”. 2018年2月13日閲覧。
- ^ “Welcome to CPMD.org”. CPMD.org. 2018年3月1日閲覧。
- ^ “CPMD Licence”. CPMD.org. 2018年3月1日閲覧。
- ^ “CPMD”. MateriApps. 2018年3月1日閲覧。
- ^ Change History of GAMESS
- ^ “Order MOLCAS”. 2016年9月23日閲覧。
- ^ “PAICS - Parallelized ab initio Calculation System based on FMO”. 石川岳志. 2018年2月13日閲覧。
- ^ “PAICS”. MateriApps. 2018年2月13日閲覧。
- ^ “PyQuante: Python Quantum Chemistry — PyQuante 1.6.3 documentation”. 2018年2月13日閲覧。
- ^ “PySCF 1.4.0 documentation”. Qiming Sun. 2018年1月21日閲覧。
- ^ “SMASH”. 2018年2月13日閲覧。
- ^ “About Socorro”. Sandia National Laboratories: Socorro. 2018年3月1日閲覧。
- ^ “FAQ”. Sandia National Laboratories: Socorro. 2018年3月1日閲覧。
参考文献
- Young, David (2001). Computational Chemistry: A Practical Guide for Applying Techniques to Real World Problems. New York: John Wiley & Sons. pp. 322–359. ISBN 0-471-33368-9
- Pirhadi, Somayeh; Sunseri, Jocelyn; Koes, David Ryan (2016). “Open source molecular modeling”. Journal of Molecular Graphics and Modelling 69: 127–143. doi:10.1016/j.jmgm.2016.07.008. ISSN 10933263.
- “NVIDIA GPU Applications”. NVIDIA. 2014年7月9日閲覧。
関連項目
- モンテカルロ法による分子モデリング用の一覧(英語版)
- 分子力学モデリング用ソフトの比較
- 分子設計ソフト(英語版)
- 構造式エディタ
- GPUを用いた分子モデリング
- ナノ構造モデリング用ソフトの一覧(英語版)
- 物性物理における計算化学的手法(英語版)
- 原子価結合法プログラム(英語版)
外部リンク
- MateriApps 物質科学シミュレーションのポータルサイト
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