哪个是最好的免费量子化学计算软件程序？

2019年9月19日

我认为高斯在量子化学计算软件程序中占有着举足轻重的份额，但是它的价格却只有几百万日元。这个世界上甚至更便宜的手机起价为数十万日元。对于像我这样的业余爱好者来说，这个门槛太高了，无法从兴趣开始。

我研究了一个免费的软件程序，该程序可以执行量子化学计算，尤其是DFT（密度泛函理论）计算。

量子化学计算软件/程序列表

在维基百科软件清单如果您调查一下，就会发现有很多免费的。另外，虽然它有些旧，但在下一页上，“推荐软件代替高斯还有一个问题。其中，我将总结一下我对免费开源软件感兴趣的内容。

GAMESS，萤火虫

与下面的四个GUI软件不同。

GAMESS（US）和Firefly有什么区别？解释很容易理解。

量子咖啡

QUANTUM ESPRESSO是一个开放源代码的集成软件包，用于电子结构计算和纳米级材料设计。基于密度泛函理论，平面波近似模型和伪势模型的计算是可能的。此外，可以计算基态计算，结构优化，过渡态和最小能量路径，从头算分子动力学，反应特性，光学特性，量子跃迁等。

京都大学化学研究所超级计算机系统

正式文件是由东北大学的实验室（研究生院）创建的。日语教程也有。

无论它是否是最有影响力的免费程序，它都经常在学术论文中使用，并且在功能和速度方面都可以与商业软件相媲美。在固体材料领域，例如优化晶体结构方面具有很强的实力。内部语言为fortan，并且可以与GPU（CUDA）并行化。

西北化工

一个有效处理大规模计算化学问题的程序。看来它可以并行化到数千个处理器的级别。内部是用fortan编写的，并且可以与GPU（CUDA）并行化。利用其大规模并行计算的优势，它在模拟过渡态和大规模分子方面具有优势。

压力4

该代码易于阅读，因为您可以从python接口执行计算，这对于刚开始编程的python用户来说非常有用。需要计算速度的部分用C ++编写，但是没有GPU加速。

反而插件“ OpenFermion（Google）”可桥接量子化学计算，以便可以在量子计算机上执行可以配合它与量子计算框架“ Qiskit（IBM）”一起使用去做。 （据说量子化学计算和组合优化问题得益于量子计算机更快的速度。）

哪个更快

志愿者在Github上进行了量子化学速度测试。

根据4年前的结果，由于执行环境，是否存在并行使用，内部BLAS等因素，它可能与当前的结果不同，但是计算速度为NWchem> Firefly > GAMESS> Psi4 ...

每个量子化学计算程序的参考文献和引文数量

我检查了每个程序的文档数量。匹配次数可能不正确，因此请参考它。 高斯有03、09、16等各种版本，因此实际上还有更多版本。

在比较了上面的各种内容之后，我认为要使用的软件的最高优先级条件应该是“是否可以进行所需的计算”。从有机化合物到蛋白质和固体材料，量子化学计算涵盖了广泛的领域，并且每种理论都不同（对于中低分子量有机化合物，B3LYP / 6-31G（d）级）。似乎只要软件经过计算，任何软件都可以做到。）

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