¿Cuál es el mejor programa de software de cálculo de química cuántica gratuito?

2019/9/19

Creo que Gaussian tiene una parte famosa y abrumadora de programas de software de cálculo de química cuántica, pero cuesta unos pocos millones de yenes a la ligera.Un mundo donde incluso los más baratos comienzan en cientos de miles de yenes.El umbral es demasiado alto para que un aficionado como yo comience con interés.

Investigué un programa de software gratuito que puede realizar cálculos de química cuántica, especialmente cálculos de DFT (teoría funcional de la densidad).

Software de cálculo de química cuántica / lista de programas

En WikipediaLista de softwareSi miras, encontrarás que hay muchos gratuitos.Además, aunque es un poco antiguo, en la página siguiente, "Software recomendado para reemplazar a GaussianTambién hubo una pregunta sobre.Entre ellos, resumiré los siguientes que me interesaron con el software de código abierto gratuito.

JUEGO, Luciérnaga

A diferencia de los cuatro siguientes, el software GUI.

¿Cuál es la diferencia entre GAMESS (EE. UU.) Y Firefly?La explicación fue fácil de entender.

ESPRESSO cuántico

QUANTUM ESPRESSO es un paquete integrado de código fuente abierto para cálculos estructurales electrónicos y diseño de materiales a nanoescala.Son posibles los cálculos basados ​​en la teoría funcional de la densidad, el modelo de aproximación de onda plana y el modelo pseudopotencial.Además, se pueden calcular cálculos del estado fundamental, optimización estructural, estado de transición y trayectorias de energía mínima, dinámica molecular ab initio, propiedades de reacción, propiedades ópticas, transiciones cuánticas, etc.

Sistema de supercomputadoras del Instituto de Investigación Química de la Universidad de Kyoto

Los documentos oficiales son extensos y creados por el laboratorio de la Universidad de Tohoku (Escuela de Graduados en Ciencias).Tutorial de japonésTambién hay.

Ya sea que sea el programa gratuito más influyente, a menudo se utiliza en tratados académicos y tiene la reputación de ser comparable al software comercial en términos de función y velocidad.Fuerte en el campo de los materiales sólidos como la optimización de la estructura cristalina.El lenguaje interno es fortan y es posible la paralelización con GPU (CUDA).

NWChem

Un programa para manejar de manera eficiente problemas de química computacional a gran escala.Parece que se puede paralelizar hasta el nivel de miles de procesadores.El interior está escrito en fortan y es posible la paralelización con GPU (CUDA).Aprovechando su computación masivamente paralela, tiene fortalezas en la simulación de estados de transición y moléculas a gran escala.

psi4

El código es fácil de leer porque puede realizar cálculos desde la interfaz de Python, lo cual es ideal para los usuarios de Python que recién comienzan a programar.La parte que requiere velocidad de cálculo está escrita en C ++, pero no hay aceleración de GPU.

En lugar deComplemento "OpenFermion (Google)" que une los cálculos de química cuántica para que puedan ejecutarse en computadoras cuánticasPuede cooperar conFunciona con el marco de computación cuántica "Qiskit (IBM)"Que hacer. (Se dice que los cálculos de química cuántica y los problemas de optimización combinatoria se benefician de velocidades más rápidas con las computadoras cuánticas).

Cual es mas rápido

Hubo una prueba de velocidad de química cuántica en Github realizada por voluntarios.

En base a los resultados de hace más de 4 años, puede ser diferente al actual debido a factores como el entorno de ejecución, la presencia o ausencia de uso paralelo, BLAS interno, etc., pero la velocidad de cálculo es NWchem> Firefly > JUEGOS> Psi4 ...

Número de referencias y citas para cada programa de cálculo de química cuántica

Verifiqué el número de documentos de cada programa.El número de visitas puede ser incorrecto, consúltelo. Gaussian tiene varias versiones como 03, 09, 16 y así sucesivamente, por lo que en realidad hay más.

Después de comparar varias cosas arriba, pensé que la condición de mayor prioridad para qué software usar debería ser "si puede hacer el cálculo que desea".Los cálculos de química cuántica cubren una amplia gama de campos, desde compuestos orgánicos hasta proteínas y materiales sólidos, y las teorías que se utilizarán para cada uno son diferentes (en el nivel B3LYP / 6-31G (d) para compuestos orgánicos de peso molecular bajo a medio. Parecía que cualquier software podría hacerlo siempre que estuviera calculado).