کوانتوم اسپرسو
 | |
| توسعه‌دهنده(ها) | بنیاد کوانتوم اسپرسو[۱] |
|---|---|
| انتشار پایدار | ۷٫۳
/ ۱۵ دسامبر ۲۰۲۳ |
| مخزن | gitlab.com/QEF/q-e |
| نوشته‌شده با | فرترن، سی |
| سیستم‌عامل | لینوکس، مک‌اواس |
| مجوز | پروانه جامع همگانی گنو |
| وبگاه | quantum-espresso.org |
کوانتوم اسپرسو (به انگلیسی: Quantum ESPRESSO) یک بسته محاسباتی برای محاسبهٔ ساختار الکترونیکی جامدات و مدل‌سازی مواد است که به صورت رایگان و به عنوان نرم‌افزار آزاد تحت پروانه جامع همگانی گنو توزیع شده‌است. این کد برپایهٔ نظریه تابعی چگالی، مجموعه پایه‌های موج تخت، و شبه پتانسیل‌ها (با رعایت شرط نرمال) کار می‌کند. واژهٔ اسپرسو در انگلیسی سرواژهٔ نرم‌افزار باز برای تحقیقات در ساختارهای الکترونیکی، شبیه‌سازی و بهینه‌سازی (به انگلیسی: opEn-Source Package for Research in Electronic Structure, Simulation, and Optimization) است.[۲][۳]
توابع اصلی موج تخت در کوانتوم اسپرسو توسط کد PWscf محاسبه می‌شود (PWscf قبلاً به عنوان یک پروژه مستقل وجود داشته). PWscf (میدان خودسازگار با موج تخت (به انگلیسی: Plane-Wave Self-Consistent Field)) مجموعه‌ای از کدهای محاسباتی برای محاسبات ساختار الکترونیکی در نظریه تابعی چگالی و تئوری اختلال با استفاده از مجموعه پایه‌های موج تخت و شبه پتانسیل‌ها است. این نرم‌افزار تحت پروانه جامع همگانی گنو منتشر می‌شود.
آخرین نسخه کوانتوم اسپرسو ورژن ۷٫۳ در ۳۱ مارس ۲۰۰۱ منتشر شد.
پروژه کوانتوم اسپرسو[ویرایش]
کوانتوم اسپرسو یک پروژه باز در مرکز شبیه‌سازی ملی ایتالیا در تریست است و همکارانی در مراکز مختلف در سراسر جهان مانند اِم‌آی‌تی، دانشگاه پرینستون، دانشگاه مینه‌سوتا و دانشکده پلی‌تکنیک فدرال لوزان دارد. این پروژه توسط بنیاد کوانتوم اسپرسو که متشکل از بسیاری از گروه‌ها و مراکز تحقیقاتی جهان است اداره می‌شود. اولین نسخه آن در تاریخ ۱۵ ژوئن ۲۰۲۱ منتشر شد.
این برنامه که عمدتاً بر پایهٔ فرترن یا فرترن-۷۷ و سی نوشته شده‌است، از ترکیب و بهینه‌سازی مجدد بسته‌های مستقل، طراحی شده‌است و امکان انجام کارهای پیشرفته تری را فراهم می‌کند.
نرم‌افزار اصلی که شامل Pwscf است معادلات کوهن-شام را به صورت خودسازگار، برای مواد جامد با ساختار تناوبی را حل می‌کند. همچنین شامل بسته‌هایی برای انجام محاسبات دینامیک مولکولی، تولید شبه پتانسیل و محاسبهٔ باندهای الاستیک است. همچنین پکیج فونون تئوری اختلال تابع چگالی را برای محاسبه مشتقات درجه دوم و سوم انرژی با توجه به جابجایی‌های اتمی مدل‌سازی می‌کند.
مسائل هدف[ویرایش]
- محاسبات حالت پایه
- بهینه‌سازی ساختار
- حالات گذار و مسیرهای حداقل انرژی
- پاسخ سیستم به اختلال، مانند فرکانس‌های فونون، برهم‌کنش‌های الکترون-فونون و تغییرات شیمیایی تشدید پارامغناطیسی الکترون و رزونانس مغناطیسی هسته‌ای
- دینامیک مولکولی ابتدا به ساکن
- خواص طیف‌سنجی[۴][۵]
- خواص کوانتومی
- تولید شبه پتانسیل
اجزای اصلی نرم‌افزار کوانتوم اسپرسو جهت بهره‌برداری از ابر رایانه‌های امروزی طراحی شده‌است. موازی سازی با استفاده از موازی سازهای ام‌پی‌آی و اپن ام‌پی محقق می‌شود و به کدهای اصلی اجازه توزیع می‌دهد تا به صورت موازی روی اکثر یا همه ماشین‌های موازی با عملکرد بسیار خوب اجرا شوند.
منابع[ویرایش]
- ↑ "Quantum ESPRESSO Foundation - Home of the Quantum ESPRESSO Foundation".
- ↑ Paolo Giannozzi; Stefano Baroni; Nicola Bonini; Matteo Calandra; Roberto Car; Carlo Cavazzoni; Davide Ceresoli; Guido L Chiarotti; Matteo Cococcioni (2009). "QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials". Journal of Physics: Condensed Matter. 21 (39): 395502. arXiv:0906.2569. Bibcode:2009JPCM...21M5502G. doi:10.1088/0953-8984/21/39/395502. PMID 21832390.
- ↑ P. Giannozzi; O. Andreussi; T. Brumme; O. Bunau; M. Buongiorno Nardelli; M. Calandra; R. Car; C. Cavazzoni; D. Ceresoli (2017). "Advanced capabilities for materials modelling with Quantum ESPRESSO". Journal of Physics: Condensed Matter. 29 (46): 465901. arXiv:1709.10010. Bibcode:2017JPCM...29T5901G. doi:10.1088/1361-648X/aa8f79. PMID 29064822.
- ↑ Bunău, Oana; Matteo, Calandra (2013). "Projector augmented wave calculation of x-ray absorption spectra at the L 2, 3 edges". Physical Review B. 87 (20): 205105. arXiv:1304.6251. Bibcode:2013PhRvB..87t5105B. doi:10.1103/PhysRevB.87.205105.
- ↑ Gougoussis, Christos; Calandra, Matteo; Seitsonen, Ari P.; Mauri, Francesco (2009). "First-principles calculations of X-ray absorption in an ultrasoft pseudopotentials scheme: from $\alpha$-quartz to high-T$_c$ compounds". Phys. Rev. B. 80 (7). doi:10.1103/PhysRevB.80.075102.