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Qboxは、分子、液体、固体の原子スケールシミュレーションを行うためのソフトウェアパッケージです。これは、量子力学から原子間力を導出するシミュレーション手法である第一原理（またはab initio）分子動力学を実装しています。FreeBSD版が存在します。[ 1 ]これは、 GNU General Public License （GPL）の下でリリースされたフリーかつオープンソースのソフトウェアです。ドキュメントはqboxcode.orgにあります。[ 2 ]
Qbox は、密度汎関数理論を使用して実行された電子構造計算から導出された力を使用して、アイザック ニュートンの運動方程式を使用して原子の分子動力学軌跡を計算します。シミュレーションは、 Born–Oppenheimer 近似内またはCar-Parrinello 分子動力学を使用して実行できます。電子基底状態は、Kohn-Sham 方程式を解くことによって各時間ステップで計算されます。局所密度近似(LDA)、一般化勾配近似(GGA)、またはHartree-Fock交換エネルギーの一部を取り入れたハイブリッド汎関数など、さまざまなレベルの密度汎関数理論近似を使用できます。電子波動関数は、平面波基底セットを使用して展開されます。電子-イオン相互作用は擬ポテンシャルによって表されます。
QboxはC++で記述されており、メッセージパッシングインターフェース（MPI）とOpenMPアプリケーションプログラミングインターフェースの両方を使用して並列処理を実装しています。BLAS 、LAPACK、ScaLAPACK、FFTW、およびApache Xercesライブラリを使用しています。Qboxは、IBM Blue GeneやCray XC40などの大規模並列スーパーコンピュータでの動作を想定して設計されました[ 8 ] 。2006年には、ローレンス・リバモア国立研究所に設置されたBlueGene/Lコンピュータでパフォーマンス記録を確立するために使用されました[ 9 ]。
Qboxの機能は、クライアント・サーバーモデルパラダイムを用いて他のシミュレーションソフトウェアと連携させることで強化できます。Qboxの連携動作の例としては、以下のようなものがあります。