量子化学および固体物理計算ソフトの一覧

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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[編集]

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

[1]

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[編集]

注釈[編集]

  1. ^ 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。
  2. ^ 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。
  3. ^ インターフェースを介してMOPACを利用する。
  4. ^ 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。
  5. ^ 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。
  6. ^ a b c d 厳密な交換相互作用を用いたDFT。
  7. ^ CRYSCORを介して利用可能。
  8. ^ 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。
  9. ^ a b Quantum ESPRESSOと共に配布されている。
  10. ^ FPLOには完全な相対論効果が含まれる。
  11. ^ Ascalaphを介して利用可能。
  12. ^ 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]。
  13. ^ a b Schrödinger（英語版）スイートでは利用可能。
  14. ^ フラグメント分子軌道法に基づく。
  15. ^ 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。
  16. ^ 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[編集]

  1. ^ “ATOMCI”. atomci.org. 2022年8月27日閲覧。
  2. ^ a b c S. Pirhadi et al. 2016
  3. ^ “BigDFT wiki”. 2018年2月13日閲覧。
  4. ^ “Installation - BigDFT wiki”. 2018年2月13日閲覧。
  5. ^ “XC codes - BigDFT wiki”. 2018年2月13日閲覧。
  6. ^ “Atomic Positions file format - BigDFT wiki”. 2018年2月13日閲覧。
  7. ^ “Welcome to CPMD.org”. CPMD.org. 2018年3月1日閲覧。
  8. ^ “CPMD Licence”. CPMD.org. 2018年3月1日閲覧。
  9. ^ “CPMD”. MateriApps. 2018年3月1日閲覧。
  10. ^ Change History of GAMESS
  11. ^ “Order MOLCAS”. 2016年9月23日閲覧。
  12. ^ “PAICS - Parallelized ab initio Calculation System based on FMO”. 石川岳志. 2018年2月13日閲覧。
  13. ^ “PAICS”. MateriApps. 2018年2月13日閲覧。
  14. ^ “PyQuante: Python Quantum Chemistry — PyQuante 1.6.3 documentation”. 2018年2月13日閲覧。
  15. ^ “PySCF 1.4.0 documentation”. Qiming Sun. 2018年1月21日閲覧。
  16. ^ “SMASH”. 2018年2月13日閲覧。
  17. ^ “About Socorro”. Sandia National Laboratories: Socorro. 2018年3月1日閲覧。
  18. ^ “FAQ”. Sandia National Laboratories: Socorro. 2018年3月1日閲覧。

参考文献[編集]

  • 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[編集]

外部リンク[編集]

計算化学ソフトウェア
ケモインフォマティクス
オープンソース
プロプリエタリ
化学反応速度論
オープンソース
プロプリエタリ
分子モデリングおよび可視化
オープンソース
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分子ドッキング
オープンソース
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分子動力学
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量子化学
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その他
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