PySCF
主页http://pyscf.org/
https://github.com/pyscf/pyscf
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简介 
 PySCF是用python语言写的量子化学程序。程序提供简单,轻量级的高效平台,用于量子化学计算和代码开发。当前版本可以在一个SMP节点上有效地操作中等尺寸体系(大约3000基函数,1000电子)。
功能 
 

1. Hartree-Fock
2. DFT
3. CASSCF和CASCI
4. 完全CI
5. MP2
6. SC-NEVPT2
7. CCSD
8. CCSDlambda
9. EOM-CCSD
10.密度拟合
11.相对论校正
12.任意算符的AO积分:通过给出2到4个壳层索引号,可以用简单的API得到任何积分
13.一般积分变换:任意的球GTO/旋量GTO积分变换
14.对称性:D2h及其子群;线形分子点群
15.局域化轨道:Boys局域化;Edmiston-Ruedenberg局域化;自然原子轨道;内禀原子轨道
16.分子性质:NMR;梯度
17.接口程序支持积分包Libcint,DMRG包CheMPS2,DMRG包Block,FCIQMC包NECI

PySCF 1.1 alpha-1的新功能:
1. CCSD梯度
2. DMRG-NEVPT2接口
3. DFT梯度
4. TDDFT以及TDDFT梯度
5. DFT NMR
6. COSMO接口
7. QM/MM接口
8. Pipek-Mezey局域化
9. DF-CASSCF
10.特定态CASSCF计算激发态

PySCF 1.1 alpha-2的新功能:
1. CCSD(T)和CCSD(T)梯度
2. 一般JK收缩函数
3. HF Hessian
4. DFT Hessian
5. 给定轨道空间的对称化
6. 一般XC泛函(LibxcXcfun
7. 内禀原子轨道(IAO)

PySCF 1.1 beta的新功能:
1. SCF牛顿求解程序加入轨道hessian
2. Delta SCF加入最大重叠方法
3. 行列式重叠
4. 牛顿求解程序加入正则化标记

PySCF 1.2 alpha的新功能:
1. 分子及PBC双电子积分的MDF方法
2. 输出WFN
3. Gamma点RHF/UHF/RKS/UKS的周期边界条件(PBC)
4. PBC RHF/UHF/RKS/UKS进行k点取样
5. PBC AO积分
6. PBC MO积分变换
7. PBC密度拟合
8. IC-MPS-PT2
9. DMET方法产生CASSCF活性空间
10.FCI电子-声子耦合求解
11.基态DFT的meta-GGA

PySCF 1.2 beta的新功能:
1. 态平均CASSCF帮助功能,用于自旋/空间对称性的FCI求解
2. U-CCSD(基于自旋-轨道公式)
3. IP/EA/EE-EOM-CCSD
4. CASSCF正则轨道存为molden
5. AO和AO乘积的解析傅立叶变换
6. CIAH轨道优化
7. 用numpy.tensordot函数优化的einsum函数
8. Burkatzi-Filippi-Dolg赝势
9. FCI程序支持不具备八重对称性的积分
10.双重接口调用pyFFTW或numpy.fft
11.最大重叠方法(MOM)用于SCF

PySCF 1.3 alpha的新功能:
1. 量子化学ECP用于固体
2. AO直接CCSD
3. 单粒子基转动的CI因子变换
4. CIAH二阶SCF用于PBC KRHF/KUHF
5. 通过DMET-CAS分解,动态调节活性空间
6. CISD和CISD的1,2-粒子密度矩阵
7. 选择CI和选择CI的1,2-粒子密度矩阵

PySCF 1.3 alpha-2的新功能:
1. 支持1D,2D周期边界条件体系

PySCF 1.3 beta的新功能:
1. PBC哈密顿的sf-X2C
2. 不同轨道基下两个CI波函的重叠
3. EOM-CCSD使用用户的猜测,以及Koopmans的激发
4. 近似EOM-CCSD(MBPT2基态以及分段的EOM Hbar)
5. AVAS方法用于构造mcscf活性空间
6. Molpro的XML接口,读取Molpro轨道
7. UCCSD

PySCF 1.3的新功能:
1. 在PBC DF/MDF模块中处理辅助基组的线性依赖
2. 实空间格子求和的截断半径具有更好的精度
3. PBC get_bands计算任意k点的能带
4. Ewald求和收敛
5. PBC DFT计算中使用原子格点

PySCF 1.4 alpha的新功能:
1. 旋量GTO求解
2. Dirac-Kohn-Sham(LDA泛函)
3. EDIIS和ADIIS
4. 周期CCSD使用k点取样
5. 单个k点的周期EOM-IP-CCSD和EOM-EA-CCSD
6. KUHF的自旋平方值
7. 升级到fciqmc的接口
8. Heat-Bath CI

PySCF 1.4 beta的新功能:
1. 广义Hartree-Fock(GHF)
2. GHF使用二阶SCF求解程序
3. 非相对论UHF,UKS的g-张量和超精细耦合常数
4. 自旋轨道CISD
5. 限制性CC2
6. 密度拟合CCSD

PySCF 1.5 alpha的新功能:
1. ddCOSMO溶剂模型
2. 加入多种新泛函
3. IAO和IBO用于分子和周期体系
4. UHF、UKS的核解析Hessian
5. FFT用于低维(2D)周期体系
6. 广义CCSD(GCCSD),广义CCSD lambda求解程序
7. 周期边界条件下的广义Hartree-Fock;周期边界条件GCCSD、RCCSD、GCCSD(T)、RCCSD(T)支持k点取样
8. RCCSD(T)和UCCSD(T)使用非正则HF轨道
9. RCISD和UCISD的核解析梯度用于基态和激发态;RMP2、UMP2、UCCSD、RCCSD(T)、UCCSD(T)的核解析梯度;MP2、CISD、CCSD、CCSD(T)的核梯度支持轨道冻结
10.CASCI/CASSCF的核解析梯度;CASCI的激发态核解析梯度
11.SF-X2C-1E的核解析梯度和解析Hessian
12.ECP积分的核解析梯度和解析Hessian
13.GIAO-ECP积分用于NMR屏蔽
14.到pyWannier90的接口
15.限制性MP2支持k点取样
16.RCCSD(T),UCCSD(T),GCCSD(T)的单、双粒子密度矩阵
17.周期边界条件使用笛卡尔GTO基组
18.数值跃迁轨道分析
19.直接RPA,直接TDA
20.设定OpenMP线程

PySCF 1.5 beta的新功能:
1. ddCOSMO核解析梯度
2. UHF/UKS TDA和TDDFT的核解析梯度
3. CISD/GCISD/UCISD的单粒子跃迁密度矩阵

PySCF 1.5的新功能:
1. 在berny_solver中的方法适配程序用于任意的能量/梯度函数
2. 从DIIS文件重载DIIS
3. CCSD的重新开始功能

PySCF 1.6 alpha的新功能:
1. X2C-UKS(仅LDA泛函)
2. ROHF/ROKS/GKS计算周期体系gamma点;周期体系k点取样方法KROHF/KROKS/KGKS;周期UCCSD支持k点取样
3. DFT库伦积分和XC积分使用多格点
4. 微扰DMRG方法
5. 到Cornell SHCI的接口
6. PBC偶极矩和Makov-Payne校正
7. 两个CISD波函的重叠
8. 晶体与分子的EFG及Mossbauer谱
9. HF和DFT级别的分子磁化率
10.ddCOSMO和ddPCM支持MCSCF,MP,CI,CC

PySCF 1.6 beta的新功能:
1. PBC k点SCF稳定分析
2. PBC KUCCSD
3. PBC EOM-IP/EA-KRCCSD
4. PBC EOM-IP/EA-KUCCSD
5. 非相对论静态和动态极化率、超极化率张量

PySCF 1.6的新功能:
1. 到DFT-D3的接口
2. 半核内ao2mo变换

PySCF 1.7.0的新功能:
1. k-CCSD密度矩阵
2. k-CCSD(T)使用冻芯
3. sgX方法
4. SCF驱动内核前后的hook函数
5. IP/EA-CCSD分子代码的左本征矢
6. EOM-IP/EA-KCCSD,EOM-IP/EA-KRCCSD,EOM-IP/EA-KCCSD(T) T*(a),EOM-IP/EA-KRCCSD(T) T*(a),kEOM-IP/EA-CCSD*
7. KUMP2
8. KCCSD函数spatial2spin把空间轨道的振幅表示转换为自旋轨道表示
9. DOCI,DOCI-CASCI,DOCI-CASSCF
10.DF和sgX支持RSH泛函
11.所有PBC DFT方法支持RSH泛函
12.半经验方法MINDO/3
13.密度拟合的解析核梯度与解析Hessian
14.热化学和频率分析
15.Huckel HF/KS初猜
16.QM/MM使用隐式溶剂
17.自旋轨道ECP积分
18.态平均MCSCF的结构优化
19.cube文件分析程序
20.轨道局域化方法VVO和LIVVO

PySCF 1.7.1的新功能:
1. TDDFT使用平衡溶剂
2. ddcosmo TDDFT梯度支持TDDFT结构优化使用溶剂化模型
3. 可极化嵌入溶剂模型
4. 非正则MP2
5. 代数图解构造法

PySCF 1.7.2的新功能:
1. pbc.eph
2. 自旋密度分析
3. 把点群和wfnsym传递给Dice
4. PBC SCF的解析核梯度
5. pbc的结构优化和梯度扫描
6. CcECP以及相应的基组
7. 相互作用杂化方法i-CCSD/MP2
9. CC可冻结自然轨道
10.部分Cholesky正交化
11.DHF指定初猜

PySCF 1.7.3的新功能:
1. CcECP基组
2. shci使用自旋1RDM
3. Becke分割的电荷布居使用PM局域化

PySCF 1.7.4的新功能:
1. FCIDUMP读取程序可加载FCIDUMP以及产生自定义体系
2. mc.mo_occ使用自然轨道占据
3. FCI factory函数支持UHF轨道

PySCF 1.7.5的新功能:
1. Kramers限制性Dirac-Hartree-Fock,X2C,DHF-SOSCF
2. MINAO加入重元素基组
3. 短程部分库伦积分用于库伦衰减
4. PBC的极化率和超极化率

PySCF 1.7.6的新功能:
1. KMP2双粒子密度矩阵
2. PBC J、K矩阵模块rsjk
3. ADC(RADC和UADC)
4. 态平均CASSCF的解析核梯度
5. 支持SO3对称性
6. ECP-SOC用于GHF/GKS计算
7. 密度拟合GMP2
8. G0W0近似
9. 辅助二阶格林函数微扰理论
10.分子Smearing占据
11.Visscher的小分量校正近似用于DHF

PySCF 2.0.0的新功能:
1. RHF和UHF参考的DF-MP2
2. Cholesky轨道作为迭代轨道局域化的初猜
3. FNOCCSD
4. SCS-DF-MP2
5. RHF-DF-MP2松弛密度
6. GDF-KMP2
7. 定制UHF的哈密顿
8. 使用近似CI求解方法的DFCASCI与DFCASSCF自然轨道
9. 使用限制性参考的QCISD和QCISD(T)
10.在线文档:https://pyscf.org/user.html
11.高斯轨道基组支持高角动量(直到L=15)

PySCF 2.1.0的新功能:
1. 平均场方法和MP2的k点对称性
2. UCASSCF支持态平均;MCSCF态平均使用make_rdm12s
3. 交错网格方法用于k点限制的周期MP2能量
4. 自旋-轨道基的PBC-X2C1E DFT方法
5. make_rdm2用于RHF和UHF
6. 自动产生冻芯轨道;原子的化学芯组态
7. MGGA泛函的各种功能(梯度,Hessian,TDDFT,等)
8. Mcfun(多共线泛函)及相应的GKS、DKS、X2C-DFT、TDDFT用于分子计算
9. 支持aarch64架构
10.原子球平均DFT,HFS基态组态
11.RPA,URPA
12.UCCSD使用密度拟合
13.X2C使用自旋-轨道基进行GHF/GKS计算
14.Gamma点的周期EA/IP-ADC,k点的周期EA/IP-ADC
15.CVS-IP-ADC

PySCF 2.1.1的新功能:
1. 加载PBC GDF张量的CDERIArray类

PySCF 2.2.0的新功能:
1. 分子ROHF、ROKS、CASSCF、SA-CASSCF方法使用密度拟合基组的核梯度
2. 晶体轨道基组加入k点对称性
3. GDF、MDF、KCCSD的k点对称性
4. VV10梯度
5. MCSCF的自旋密度布居分析
6. BCCD
7. FCI波函的柱面对称性
8. 在DIIS中使用线性无关基
9. FCI支持复数积分
10.BOMD支持Maxwell-Boltzmann速度分布
11.改进:PBC积分精度;Libxc升级到版本6;get_monkhorst_pack_size的数值噪声;统一了单位识别

PySCF 2.2.1的新功能:
1. RSH泛函的密度拟合梯度和Hessian
2. SCS-MP2和SCS-KMP2
3. 含f电子ECP的电子组态
4. GHF使用标量ERI积分的ao2mo积分变换
5. 访问Basis Set Exchange的接口
6. DF-UCISD
7. 动量分解GF-CCSD
8. GHF和DHF使用MOM(最大重叠方法)
9. 改进:PBC GDF K-build;读取晶体的cubegen

PySCF 2.3.0的新功能:
1. Gaussian MM电荷
2. UCASSCF的步长设置
3. APC活性空间选择
4. 含f电子ECP及其芯电子组态
5. 三重态TDDFT梯度
6. fci_slow.absorb_h1e的h1e支持复数
7. 改进:B3LYP更新为原始定义;默认禁止CLI解析器;RSDF、GDF、RSJK的精度和效率;get_lattice_Ls和能量截断的估计;PBC-AFTDF get_k方法;BCCD使用半正则化轨道;分子ROHF使用Smearing;重构了FCI的柱面对称性,改进了稳定性和效率;geomeTRIC库的接口升级,支持初始Hessian;NLC解析器和NLC积分代码

PySCF 2.4.0的新功能:
1. KGHF的Mulliken布居分析
2. 接入libmsym用于非阿贝尔点群对称性
3. Hückel变体用于SCF初猜
4. GDF/RSDF计算具有非零粒子-空穴动量传递的PBC TDDFT
5. 扭曲边界条件的PBC TDDFT
6. NVT分子动力学
7. int1e_grids使用高斯电荷模型
8. 分数占据的GHF
9. MCSCF轨道使用FCIDUMP文件
10.DF-CCSD和冻芯FNO-CCSD
11.PBC DFT使用多共线泛函
12.PBC DFT使用非局域泛函VV10
13.动态类型的undo方法
14.合并了GTO基组和GTH基组的分析器
15.合并了ECP和PP分析器
16.溶剂化模型C-PCM,IEF-PCM,COSMO,SS(V)PE及梯度

PySCF 2.5.0的新功能:
1. SA-CASSCF非绝热耦合矢量
2. to_gpu函数把pyscf目标转换为gpu4pyscf目标
3. 四阶和五阶XC导数

PySCF 2.6.0的新功能:
1. 溶剂化模型SMD和PCM
2. SMD和PCM的核Hessian

PySCF 2.7.0的新功能:
1. 加入:SCF方法的初猜采用原子势的叠加(SAP);所有方法支持pickle序列化;ADC单粒子密度矩阵和偶极矩;自旋分离的3-RDM;SCF方法的无迹四极矩;在Cell中支持分数坐标;KSCF的布居分析;k点TDRKS的A、B矩阵;用于生成辅助基组的AutoAux方案
2. 改进:HDF5临时文件的自动清理;把SA-CASSCF的CI因子保存到chkfile;UHF/UKS初猜使用更好的自旋对称破缺代码;SCF和CC方法加入了属性.cycles用于保存迭代次数;FFT功能;核Hessian矩阵中的CPHF收敛;线性响应理论的特征值求解器;在对角化中通过对称匹配增强TDDFT代码;更高效的PBC-CDERI加载
3. 修复:DFT网格的Treutler-Ahlrichs方案所缺失的原子半径参数;对称匹配复轨道的GHF;复值FCI矩阵矢量乘法操作;奇数电子情况下Smearing-RHF的错误,并禁用Smearing-ROHF;pct_occ=1时的MP2 FNO错误;DHF偶极矩;PBC ECP积分的错误;自旋-轨道ECP解析的错误;TDDFT三重态的跃迁偶极矩错误;GHF-X2C偶极矩;FCI在柱对称性下的对称性验证代码;在SymAdaptedGHF中缺少复轨道的复共轭;FCIDUMP中的哈密顿使用自定义UHF对象

PySCF 2.8.0的新功能:
1. 加入:CCpy扩展能够实现多种耦合簇方法;COSMO-RS功能;UHF参考的DFMP2和RPA;加入以VASP的Direct或Cartesian格式读写Cell结构的功能;为3c方法添加def2-mtzvp和def2-mtzvpp基组;libqcschema模块用于加载qcschema json
2. 改进:Gaunt和Breit项的积分筛选;DFMP2和RPA的性能与多线程效率,获得4到8倍的加速;与分子版本一致的扩展体系稳定性分析;更新到Libxc 7.0;调整TDDFT的幅度以符合CIS的习惯;加速DFT密度和XC势,特别是针对MGG;自动把已存在波函数用于SCF初猜;改进非厄米密度矩阵的密度拟合J/K矩阵的一阶导数;改善TDDFT对角化的数值稳定性;移除SR-only(如HSE)和LR-only(如wb97)RSH泛函的冗余积分计算
3. 修复:ASE v3.11.0接口中的API变化;GCCSD和UCCSD例程中缺少t2幅度的conj();UCCSD阻尼;修复becke radi方法的偏差实现;修复DFT define_xc_接口和示例;修复SR-ERI积分屏蔽的估算;修复复轨道CCSD的双粒子密度矩阵;在为低维体系产生Becke网格时考虑cell.rcut

PySCF 2.9.0的新功能:
1. 加入:PCM解析Hessian;密度拟合 UCCSD;有限差分梯度和 Hessian 的通用驱动程序
2. 改进:为 def2-mtzvp 和 def2-mtzvpp 指定默认的辅助基;改进smearing的初猜;libxc 接口用于在复合泛函中传递 omega;识别点群对称性时的几何容差;调整 PBC GDF 特征值分解的准确性;在 PBC GDF 中对零维体系进行特别处理;fci_dhf_slow 的密度矩阵计算
3. 修复:旋量 X2C 代码中的维度错误;C-PCM 和 SS(V)PE 梯度;DFHF的复密度矩阵;修复 COSMO-RS 功能;鬼原子的 DF 辅助基;低维体系的格点求和和范围问题;从 fromfile/fromstring 函数转储分子结构时的精度;rsdf 方法中的 kpts_band

PySCF 2.10.0的新功能:
1. 加入:vv10泛函的解析Hessian;TDDFT中的vv10响应贡献;GKS的vv10泛函;FCI的自旋分离4粒子密度矩阵;C-PCM/IEF-PCM溶剂的TDDFT和相应的TDDFT解析梯度;分子的DFT+U方法以及确定U值的线性响应方法;加入multigrid_numint方法,用于设置DFT实例中的多网格算法;TDDFT冻结轨道;用于自旋守恒电子激发的EE-ADC
2. 改进:针对重元素缺失ECP输入的检查和警告;基于BSE数据库的辅助基分配;支持自定义的基组别名;非正交晶格的多网格功能;多网格API接入NumInt模块,与FFTDF实现解耦,于是支持GDF和多网格的混合;PBC对维度=0的处理,可以用FFTDF、AFTDF、GDF和多网格积分调用维度=0的PBC;非厄米密度矩阵的Breit和Gaunt积分,支持有Breit和Gaunt相互作用的TDDFT计算;RCCSD(T) lambda方程和RDM中间数据的低内存和高效实现
3. 修复:用于6阶XC导数的transform_xc;C2h的子群;在PBC DFT中,AFTDF网格的RSH泛函计算EXX积分;溶剂模型和密度拟合的应用顺序;GHF SOSCF的慢收敛;geomeTRIC接口中的错误:最大迭代、收敛检查和非标准元素符号

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