큐켐
Q-Chem![]() | |
개발자 | Q-켐, Q-켐 개발자 커뮤니티 |
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안정적 해제 | 5.4.1 / 2021년 8월 16일; 전 |
기록 위치 | 포트란, C, C++ |
운영 체제 | Linux, FreeBSD, Unix 및 이와 유사한 운영 체제, Microsoft Windows, Mac OS X |
유형 | Ab initio 양자 화학, 밀도 함수 이론, QM/MM, AIMD, 계산 화학 |
면허증 | 상업, 학술 |
웹사이트 | www |
Q-Chem은 범용 전자 구조 package[1][2][3][4]기존 및 신규 방법 중 하나는 다양한 랩탑 컴퓨터와 일반 연구실 작업대 중소 기업의 집단들과 고성능 컴퓨터 통신에서, 밀도를 사용하여 다양한 컴퓨터 아키텍처들에 큰 시스템의 빠른 계산 혁신적인 알고리즘을 사용하여 구현되는, wave-fu 기능.nction 따라다가오다그것은 통합된 그래픽 인터페이스와 입력 생성기, 전자적으로 흥분된 상태와 오픈 쉘 시스템, 용해 모델, 파동 기능 분석 도구를 포함한 다양한 기능 및 상관관계 방법을 제공한다.Q-Chem은 컴퓨터 화학[5] 커뮤니티에 서비스를 제공하는 것 외에도 다재다능한 코드 개발 플랫폼을 제공한다.
역사
Q-Chem 소프트웨어는 미국 캘리포니아주 플레전턴에 위치한 Q-Chem,[6] Inc.에서 유지·보급하고 있으며, 존 포플의 이탈(그리고 그 후의 "배닝")을 초래한 가우스 회사와 그의 제자들과 포스트닥들(가우스 라이센스 논란[7] 참조)[6][8] 사이의 의견 불일치로 1993년에 설립되었다.
Q-켐 코드의 첫 행은 당시 포플의 포스트닥이었던 피터 길(Peter Gill)이 호주의 겨울 휴가 기간(1992년 12월)에 쓴 것이다.길씨는 곧 베니 존슨(포플 대학원생)과 카를로스 곤잘레스(다른 포플레 포스트닥)가 합류했지만, 후자는 그 직후 회사를 떠났다.1993년 중반, 이전에는 포플의 학생이었으나, 당시 버클리 대학 테뉴어 트랙에 있던 마틴 헤드 고든이 성장해 가는 학술 개발 팀에 합류했다.[6][8]
첫 상용 출시에 대비해 1997년 1월 유진 플라이슈만을 마케팅 디렉터로 영입하고 URL www.q-chem.com을 취득했다.첫 상용 제품인 Q-Chem 1.0은 1997년 3월에 출시되었다.광고 엽서들은 "한 때는 불가능했던 문제는 이제 일상적인 것"이라는 자랑스러운 헤드라인으로 출시를 축하했지만, 버전 1.0은 많은 단점을 가지고 있었고, 한때는 "불가능"과 "경로"라는 단어들이 상호 교환되어야 할 것이라고 재치가 언급되기도 했다.[8]그러나 활발한 코드 개발은 계속되었고, 이듬해 Q-Chem 1.1은 다른 p에서 사용할 수 없었던 특징들(예를 들어 연속적인 고속 멀티폴 방법, J-매트릭스 엔진, COLD 프리즘 및 G96 밀도 기능)의 목록뿐만 아니라 기본적인 양자 화학적 기능의 대부분을 제공할 수 있었다.에이커지[6][8]
존슨이 떠나면서 좌절된 후, 이 회사는 더욱 분권화되었고, 전 세계 대학들에서 점점 더 증가하는 연구 그룹들과 관계를 맺고 관계를 발전시켰다.1998년 프리츠 셰퍼는 이사회에 가입하라는 초대를 수락했고, 1999년 초 가우스안과의 비경쟁적인 계약이 만료되자마자 존 포플은 이사 겸 코드 개발자로 합류했다.[6][8]
2000년에 Q-Chem은 Wavefunction Inc.와 협업을 맺었고, 이로 인해 Q-Chem이 모든 후속 버전의 스파르타 패키지에 Ab initio 엔진으로 편입되었다.Q-켐보드는 2003년 3월 안나 크릴로프와 징콩이 추가되면서 확장되었다.2012년, 존 허버트는 이사회에 가입했고 프리츠 셰퍼는 명예회원이 되었다.2018년 에브게니 에피파노프스키는 최고운영책임자로 임명되었다.이듬해, 시린 파라지가 이사회에 합류했고, 1988년부터 Q-켐 사장으로 있던 피터 길(Peter Gill)이 물러났으며, 안나 크릴로프가 새로운 사장이 되었다.현재 활동 중인 이사회는 파라지, 길(전 대통령), 허버트, 크릴로프(대통령), 힐러리 포플(존의 딸) 등으로 구성되어 있다.마틴 헤드 고든은 위원회의 과학고문으로 남아있다.[6][8]
현재 수 천개의 Q-Chem 라이선스가 사용 중이며, 2016년 연간 400개에 달했던 2.0, 3.0, 4.0 릴리즈의 인용기록에서 알 수 있듯이 Q-Chem의 사용자 기반이 확대되고 있다(그림 2 참조).[8]
Q-Chem은 IBM World Community Grid에서 매일 약 35만 건의 계산이 수행된 하버드 클린 에너지 프로젝트와 같은 고투과 연구의 엔진으로 사용되어 왔다.[9]
전자 구조에 대한 혁신적인 알고리즘과 새로운 접근방식은 최첨단 과학적 발견을 가능하게 했다.사내 코드에서 주요 전자 구조 엔진으로의 이러한 전환은 수많은 과학 협력자들의 기여로 가능해졌다; Q-Chem 사업 모델은 광범위한 개발자 참여를 장려한다.Q-Chem은 그것의 장르를 오픈 팀웨어로 정의한다:[8] 그것의 소스 코드는 많은 개발자들에게 개방되어 있다.또한 일부 Q-Chem 모듈은 오픈 소스로 배포된다.[8]1992년 이후, 400년 이상의 남성(그리고 여성)이 코드 개발에 헌신했다.2019년 12월 출시한 Q-켐 5.2.2는 750만 줄의 코드로 구성돼 300여 명의 액티브 개발자의 기여도(현재 추정치는 312개)가 포함돼 있다.[6][8]그림 3을 참조하십시오.
특징들
Q-Chem은 Hartree-와 같은 일반적인 양자 화학 계산을 수행할 수 있다.Fock, 시간에 의존하는 DFT(TDDFT), Möller-Plesset 섭동 이론(MP2), 커플링 클러스터(CC), 등식-of-motion 커플링 클러스터([10][11][12]EOM-CC), 구성 상호작용(CI), 대수학 다이어그램 구축(ADC) 및 기타 첨단 전자 구조 방법을 포함하는 DFT(Density Function 이론) 및 기타 첨단 전자 구조 이론.Q-Chem은 QM/MM 기능도 포함한다.Q-Chem 4.0 이상 릴리즈에는 계층적 입력 생성기, 분자 작성기 및 일반 시각화 기능(MO, 밀도, 분자 진동, 반응 경로 등)을 포함하는 그래픽 사용자 인터페이스 IQMol이 함께 제공된다.IQMol은 앤드류 길버트(Q-Chem과 협력)가 개발하고 무료 오픈소스 소프트웨어로 배포된다.IQmol은 Qt 라이브러리를 사용하여 작성되며 OS X, Widdles, Linux를 포함한 다양한 플랫폼에서 실행할 수 있다.Q-Chem 계산을 설정, 실행, 분석할 수 있는 직관적인 환경을 제공한다.또한 널리 이용 가능한 형식화된 체크포인트 형식을 포함하여 다양한 파일 형식을 읽고 표시할 수 있다.Q-Chem 웹사이트와 사용자 설명서에 최신 기능의 전체 목록이 게시되어 있다.[6]
또한 Q-Chem은 WebMO와 인터페이스하여 스파르타의 컴퓨팅 엔진이나 CHARMM, GROMACS, NAMD, ChemShell의 백엔드로 사용된다.Jmol과 Molden과 같은 다른 인기 있는 시각화 프로그램도 사용될 수 있다.
2018년 큐켐은 GPU의 연산력을 활용한 새로운 일체형 엔진인 스트림노브레이션(StreamNovation, Ltd.)이 제작한 브라이언QC와 제휴를 맺었다.BrianQC 플러그인은 혼합 아키텍처에서 GPU를 활용함으로써 Q-Chem 계산 속도를 높인다. 이는 큰 분자와 확장된 시스템을 시뮬레이션하는 데 매우 효율적이다.브라이언QC는 높은 각운동량 궤도를 계산할 수 있는 최초의 GPU 양자화학 소프트웨어다.
지상 상태 자체 정합성 보장 필드 방법
- 제한됨, 제한 없음, 제한 없음 및 제한됨
- 기하학적 최적화, 고조파 주파수 분석 및 아비니시오 분자역학을 위한 분석적 첫 번째 및 두 번째 파생 모델
- 빠른 수렴을 위한 효율적인 알고리즘
- 다양한 추측 옵션(MOM 포함)
밀도함수이론
- 다양한 로컬, GGA, mGA, 하이브리드, 이중 하이브리드, 분산 보정, 범위 분리 기능(에너지와 분석 1차 및 2차 파생 모델)
- TDDFT 및 스핀-플립-TDDFT 제형(에너지, 그라데이션 및 주파수)
- 제한된 DFT
보다 빠른 성능과 적분 계산, HF/DFT 및 다본체 방법의 축소된 확장을 위한 혁신적인 알고리즘
- 이중기준
- 신원확인
- 전자-배제 통합체의 숄스키 분해
- 연속 고속 다중 홀 방법(CFMM)
- MrXC와의 교환-상관(Multiiresolution Exchange-상관)에 대한 빠른 수치 통합
- 선형 스케일링 HF 교환 방법(LinK)
- 푸리에 변환 쿨롱법(FTC)
- 콜드 프리즘 및 J 매트릭스 엔진
- 상관식[13] 방법의 혼합정밀 산술
포스트 하트리-포크 방식
- MP2[14][15](RI-MP2,[16][17][18] 에너지 및 분석 구배 포함)
- SCS, SOS-MP2, OO-MP2
- CCD, QCISD, CCSD, OOCCD, VOOCCD
- (T), (2), (dT) 및 (fT) 수정
- 공진 처리용 복합 값 변종(전자 분리에 대해 측정 가능한 상태)[13]을 포함하여 개방 및 전자적으로 흥분되는 종(XX=EE, SF, IP, EA, DIP, DEA, 2SF, 에너지, 특성 및 그라데이션)[10][11][12]에 대한 엄-XX-CSD 방법
- 코어 수준 상태 및 관련 분광기[19] 처리를 위한 DFT 및 다체 방법의 확장
- ADC 방법
- 흥분 상태에 대한 CIS, TDDFT, CIS(D) 및 SOS-CIS(D) 방법
- 다양한 암묵적 용제 모델
- Felix Plasser와 동료들이[20] 개발한 libwfa에 의한 파동함수 분석 도구
확장형 시스템의 QM/MM 및 QM/EFP 방법
- Janus QM/MM 인터페이스
- 연결된 원자가 없는 음양 원자 모델
- ONIOM 모델
- EFP 방법(유효 조각 라이브러리, CC/EOM, DFT/TDDFT 및 기타 방법 포함)[21][22][23][24]
버전 이력
Q-Chem 2.0부터 주요 릴리스 버전만 표시된다.
- Q-켐 1.0: 1997년 3월
- Q-켐 1.1: 1997[25]
- Q-Chem 1.2 1998[26]
- Q-Chem 2.0: 2000[1]
- Q-Chem 3.0: 2006[2]
- Q-Chem 4.0: 2012년[27] 2월
- Q-켐 5.0: 2017년[28] 6월
- Q-Chem 5.2.2: 2019년 12월
- Q-Chem 5.3.2: 2020년 12월
- Q-켐 5.4: 2021년 6월
참고 항목
참조
- ^ a b Kong, Jing; White, Christopher A.; Krylov, Anna I.; Sherrill, David; Adamson, Ross D.; Furlani, Thomas R.; Lee, Michael S.; Lee, Aaron M.; Gwaltney, Steven R. (2000). "Q-Chem 2.0: a high-performance ab initio electronic structure program package". Journal of Computational Chemistry. 21 (16): 1532. CiteSeerX 10.1.1.318.9340. doi:10.1002/1096-987X(200012)21:16<1532::AID-JCC10>3.0.CO;2-W.
- ^ a b Shao, Y.; Molnar, L. F.; Jung, Y.; Kussmann, J.; Ochsenfeld, C.; Brown, S. T.; Gilbert, A. T.; Slipchenko, L. V.; Levchenko, S. V.; O'Neill, D. P.; Distasio Jr, R. A.; Lochan, R. C.; Wang, T.; Beran, G. J.; Besley, N. A.; Herbert, J. M.; Lin, C. Y.; Van Voorhis, T.; Chien, S. H.; Sodt, A.; Steele, R. P.; Rassolov, V. A.; Maslen, P. E.; Korambath, P. P.; Adamson, R. D.; Austin, B.; Baker, J.; Byrd, E. F.; Dachsel, H.; et al. (2006). "Advances in methods and algorithms in a modern quantum chemistry program package". Physical Chemistry Chemical Physics. 8 (27): 3172–3191. Bibcode:2006PCCP....8.3172S. doi:10.1039/b517914a. PMID 16902710.
- ^ Shao, Yihan; Gan, Zhengting; Epifanovsky, Evgeny; Gilbert, Andrew T. B.; Wormit, Michael; Kussmann, Joerg; Lange, Adrian W.; Behn, Andrew; Deng, Jia; Feng, Xintian; Ghosh, Debashree (2015-01-17). "Advances in molecular quantum chemistry contained in the Q-Chem 4 program package". Molecular Physics. 113 (2): 184–215. doi:10.1080/00268976.2014.952696. ISSN 0026-8976.
- ^ Epifanovsky, Evgeny; Gilbert, Andrew T. B.; Feng, Xintian; Lee, Joonho; Mao, Yuezhi; Mardirossian, Narbe; Pokhilko, Pavel; White, Alec F.; Coons, Marc P.; Dempwolff, Adrian L.; Gan, Zhengting (2021-08-23). "Software for the frontiers of quantum chemistry: An overview of developments in the Q-Chem 5 package". The Journal of Chemical Physics. 155 (8): 084801. doi:10.1063/5.0055522. ISSN 0021-9606.
- ^ Young, David C. (2001). "Appendix A. A.2.7 Q-Chem". Computational Chemistry: A Practical Guide for Applying Techniques to Real World Problems. Wiley-Interscience. p. 339. doi:10.1002/0471220655. ISBN 978-0-471-33368-5.
- ^ a b c d e f g h "Quantum Computational Software; Molecular Modeling; Visualization". www.q-chem.com. Retrieved 2020-01-22.
- ^ 가우스인에 의해 금지됨
- ^ a b c d e f g h i j Krylov, Anna I.; Gill, Peter M.W. (May 2013). "Q-Chem: an engine for innovation". Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science. 3 (3): 317–326. doi:10.1002/wcms.1122.
- ^ "The Clean Energy Project". Archived from the original on 2011-04-03. Retrieved 2012-02-10.
- ^ a b A.I. Krylov (2008). "Equation-of-motion coupled-cluster methods for open-shell and electronically excited species: The hitchhiker's guide to Fock space" (PDF). Annual Review of Physical Chemistry. 59: 433–462. Bibcode:2008ARPC...59..433K. doi:10.1146/annurev.physchem.59.032607.093602. PMID 18173379. Archived from the original (PDF) on 2020-02-18.
- ^ a b K. Sneskov; O. Christiansen (2011). "Excited state coupled cluster methods". Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science.
- ^ a b R.J. Bartlett (2012). "Coupled-cluster theory and its equation-of-motion extensions". Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science. 2: 126. doi:10.1002/wcms.76.
- ^ a b Pokhilko, Pavel; Epifanovsky, Evgeny; Krylov, Anna I. (2018-08-14). "Double Precision Is Not Needed for Many-Body Calculations: Emergent Conventional Wisdom". Journal of Chemical Theory and Computation. 14 (8): 4088–4096. doi:10.1021/acs.jctc.8b00321. ISSN 1549-9618. PMID 29969560.
- ^ Chr. Møller & M. S. Plesset (October 1934). "Note on an Approximation Treatment form Many-Electron Systems" (PDF). Physical Review. 46 (7): 618–622. Bibcode:1934PhRv...46..618M. doi:10.1103/PhysRev.46.618.
- ^ Head-Gordon, Martin; Pople, John A.; Frisch, Michael J. (1988). "MP2 energy evaluation by direct methods". Chemical Physics Letters. 153 (6): 503–506. Bibcode:1988CPL...153..503H. doi:10.1016/0009-2614(88)85250-3.
- ^ Martin Feyereisena, George Fitzgeralda & Andrew Komornickib (May 10, 1993). "Scaled Second-Order Perturbation Corrections to Configuration Interaction Singles: Efficient and Reliable Excitation Energy Methods". Chemical Physics Letters. 208 (5–6): 359–363. Bibcode:1993CPL...208..359F. doi:10.1016/0009-2614(93)87156-W.
- ^ Florian Weigend & Marco Häser (October 13, 1997). "RI-MP2: first derivatives and global consistency". Theoretical Chemistry Accounts. 97 (1–4): 331–340. doi:10.1007/s002140050269.
- ^ Robert A. Distasio JR.; Ryan P. Steele; Young Min Rhee; Yihan Shao & Martin Head-Gordon (April 15, 2007). "An improved algorithm for analytical gradient evaluation in resolution-of-the-identity second-order Møller-Plesset perturbation theory: Application to alanine tetrapeptide conformational analysis". Journal of Computational Chemistry. 28 (5): 839–856. doi:10.1002/jcc.20604. PMID 17219361.
- ^ Webinar 36 - Core-level spectroscopy in Q-Chem 5.2 - Presented by Prof. Anna Krylov, USC, archived from the original on 2021-12-22, retrieved 2020-01-12
- ^ Plasser, Felix; Wormit, Michael; Dreuw, Andreas (2014-07-14). "New tools for the systematic analysis and visualization of electronic excitations. I. Formalism" (PDF). The Journal of Chemical Physics. 141 (2): 024106. doi:10.1063/1.4885819. ISSN 0021-9606. PMID 25027998. Archived from the original (PDF) on 2019-03-05.
- ^ M.S. Gordon; M.A. Freitag; P. Bandyopadhyay; J.H. Jensen; V. Kairys; W.J. Stevens (2001). "The effective fragment potential method: A QM-based MM approach to modeling environmental effects in chemistry". Journal of Physical Chemistry A. 105 (2): 203. Bibcode:2001JPCA..105..293G. doi:10.1021/jp002747h.
- ^ M.S. Gordon, L. Slipchenko, H.Li, J.H. Jensen (2007). "The effective fragment potential: A general method for predicting intermolecular interactions". In D.C. Spellmeyer; R. Wheeler (eds.). Volume 3 of Annual Reports in Computational Chemistry. Elsevier. pp. 177–193.
{{cite book}}
: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크) - ^ L.V. Slipchenko (2010). "Solvation of the excited states of chromophores in polarizable environment: orbital relaxation versus polarization". Journal of Physical Chemistry A. 114 (33): 8824–30. Bibcode:2010JPCA..114.8824S. doi:10.1021/jp101797a. PMID 20504011.
- ^ D. Ghosh; D. Kosenkov; V. Vanovschi; C. Williams; J. Herbert; M.S. Gordon; M. Schmidt; L.V. Slipchenko; A.I. Krylov (2010). "Non-covalent interactions in extended systems described by the effective fragment potential method: theory and application to nucleobase oligomers". Journal of Physical Chemistry A. 114 (48): 12739–12754. Bibcode:2010JPCA..11412739G. doi:10.1021/jp107557p. PMC 2997142. PMID 21067134.
- ^ B.G. Johnson; P.M.W. Gill; M. Head-Gordon; C.A. White; D.R. Maurice; T.R. Adams; J. Kong; M. Challacombe; E. Schwegler; M. Oumi; C. Ochsenfeld; N. Ishikawa; J. Florian; R.D. Adamson; J.P. Dombroski; R.L. Graham and A.Warshel (1997). Q-Chem, Version 1.1. Pittsburgh: Q-Chem, Inc.
- ^ C.A. White; J. Kong; D.R. Maurice; T.R. Adams; J. Baker; M. Challacombe; E. Schwegler; J.P. Dombroski; C. Ochsenfeld; M. Oumi; T.R. Furlani; J. Florian; R.D. Adamson; N. Nair; A.M. Lee; N. Ishikawa; R.L. Graham; A. Warshel; B.G. Johnson; P.M.W. Gill; M. Head-Gordon (1998). Q-Chem, Version 1.2. Pittsburgh: Q-Chem, Inc.
- ^ "New Features - Q-Chem 4.1".
- ^ "Release Log - Q-Chem, Computational and Visualization Quantum Chemistry Software".