ปลาหมึกยักษ์
เวอร์ชันเสถียร	16.3 / 21 ตุลาคม 2568 ( 21 ตุลาคม 2025 )
เขียนเป็น	ฟอร์ทราน , ซี , ซี++ , คูดา
พิมพ์	เคมีเชิงคำนวณ
ใบอนุญาต	ใบอนุญาตสาธารณะทั่วไปของ GNU
เว็บไซต์	octopus-code .org
ที่เก็บข้อมูล	gitlab.com/octopus-code/octopus​​​

Octopusเป็นแพ็กเกจซอฟต์แวร์โอเพนซอร์สสำหรับการ คำนวณ ทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่นKohn–Sham (DFT) และทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่นแบบขึ้นอยู่กับเวลา (TDDFT) ^{[ 1 ]}

โปรแกรม Octopus ใช้ศักยภาพเสมือนและตารางตัวเลขในพื้นที่จริงเพื่อจำลองการเคลื่อนที่ของออร์บิทัล Kohn–Sham แบบเรียลไทม์ภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา มีฟังก์ชันเฉพาะสำหรับการจำลองระบบหนึ่งมิติ สองมิติ และสามมิติ Octopus สามารถคำนวณค่าโพลาไรเซชัน แบบสถิตและแบบไดนามิก ค่าไฮ เปอร์ โพลาไรเซชัน อันดับแรกค่าความไวต่อสนามแม่เหล็กแบบสถิตสเปกตรัมการดูดกลืนและทำการ จำลอง พลศาสตร์โมเลกุลด้วยวิธี Ehrenfest และ Car–Parrinelloได้

โค้ดส่วนใหญ่เขียนด้วยภาษาFortranและเผยแพร่ภายใต้ใบอนุญาตGPLโดยรองรับการประมวลผลแบบขนานหลายระดับโดยใช้OpenMPIและMPIบน CPU รวมถึงCUDAและROCm (ผ่านHIP ) บน GPU

เวอร์ชันล่าสุด 16.3 ได้รับการเผยแพร่เมื่อวันที่ 21 ตุลาคม พ.ศ. 2568 ^{[ 2 ]}ตั้งแต่เวอร์ชัน 16 เป็นต้นไป Octopus ได้นำเสนอการประมวลผลแบบขนาน GPU ที่ได้รับการปรับปรุงและการสนับสนุนฟังก์ชันไฮบริด

• การตอบสนองเชิงแสงเชิงเส้น (เช่น การตอบสนองทางอิเล็กทรอนิกส์) ของโมเลกุลหรือกลุ่มอนุภาค รวมถึงการตอบสนองแบบไม่เชิงเส้นอันดับสอง
• การตอบสนองแบบไม่เชิงเส้นต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความเข้มสูงแบบคลาสสิก โดยคำนึงถึงทั้งระดับความเป็นอิสระของไอออนและอิเล็กตรอน
• คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ในสถานะพื้นฐานและสถานะกระตุ้นของระบบที่มีมิติต่ำกว่า เช่น ควอนตัมดอต
• ปฏิกิริยาของโมเลกุลที่เกิดจากแสง (เช่น การแตกตัวด้วยแสง การเปลี่ยนไอโซเมอร์ด้วยแสง เป็นต้น)
• การพัฒนาอย่างต่อเนื่องรวมถึงการขยายขั้นตอนเหล่านี้ไปยังระบบที่ไม่มีที่สิ้นสุดและเป็นคาบในมิติเดียวหรือมากกว่า ( เช่น โพลิเมอร์แผ่นบางท่อนาโนของแข็ง) และการขนส่งอิเล็กตรอน

• ทฤษฎีพื้นฐานคือ DFT และ TDDFT นอกจากนี้ โค้ดอาจทำการจำลองพลศาสตร์โดยพิจารณาการประมาณแบบคลาสสิก (เช่น อนุภาคจุด) สำหรับนิวเคลียส พลศาสตร์เหล่านี้อาจไม่เป็นแบบอะเดียแบติก เนื่องจากระบบวิวัฒนาการตามเส้นทางของ Ehrenfest อย่างไรก็ตาม มันเป็นวิธีการแบบสนามเฉลี่ย
• สำหรับ TDDFT นั้น สามารถใช้วิธีการได้สามวิธีที่แตกต่างกัน:
  • ทฤษฎีการตอบสนองเชิงเส้นมาตรฐานของ Casida ซึ่งใช้ TDDFT เป็นพื้นฐาน จะให้พลังงานการกระตุ้นและความแรงของออสซิลเลเตอร์สำหรับการเปลี่ยนสถานะจากสถานะพื้นฐานไปยังสถานะกระตุ้น
  • การแพร่กระจายเวลาอย่างชัดเจนของสมการ TDDFT ซึ่งช่วยให้สามารถใช้ศักยภาพภายนอกขนาดใหญ่ ได้ซึ่งเกินขอบเขตความถูกต้องของทฤษฎีการรบกวน
  • สมการสเติร์นไฮเมอร์ (ทฤษฎีการรบกวนเชิงฟังก์ชันความหนาแน่น) ในโดเมนความถี่ โดยใช้เฉพาะสถานะที่ถูกครอบครองเท่านั้น

• ในแง่ของการแสดงผลเชิงตัวเลข โค้ดนี้ทำงานโดยไม่ต้องใช้ชุดฐาน (basis set) โดยอาศัยตาข่ายเชิงตัวเลข (numerical meshes) อย่างไรก็ตาม จะมีการใช้ชุดฐานเสริม ( ระนาบคลื่น , ออร์บิทัลอะตอม ) เมื่อจำเป็น โค้ดในปัจจุบันนี้รองรับการทำงานกับกริดที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งปรับให้เข้ากับความไม่สม่ำเสมอของปัญหา และสามารถใช้เทคนิคมัลติกริด (multigrid techniques) เพื่อเร่งความเร็วในการคำนวณได้
• สำหรับการคำนวณส่วนใหญ่ โค้ดจะอาศัยการใช้pseudopotential ^{[ 3 ]}สองประเภท ได้แก่ Troullier-Martins ^{[ 4 ]}และ Hartwigsen-Goedecker-Hutter ^{[ 5 ]}
• นอกเหนือจากความสามารถในการประมวลผลระบบใน 3 มิติมาตรฐานแล้ว ยังมีโหมด 2 มิติและ 1 มิติให้เลือกใช้ ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการศึกษา เช่น ก๊าซอิเล็กตรอนสองมิติที่เป็นลักษณะเฉพาะของควอนตัมดอตหลายประเภท

• โค้ดได้รับการออกแบบโดยเน้นความสามารถในการขยายขนาดแบบขนาน ดังนั้นจึงอนุญาตให้มีการแบ่งงานหลายส่วน โดยใช้ซอฟต์แวร์การแบ่งแบบตาข่ายMPIและOpenMP
• ภาษาที่ใช้เขียนโค้ดส่วนใหญ่คือFortran 2008 นอกจากนี้ยังมีการใช้ภาษาอื่นๆ เช่นC ด้วย
• ซอฟต์แวร์นี้ได้รับอนุญาตภายใต้สัญญาอนุญาตทั่วไปของ GNU (GPL) ดังนั้น ทุกคนสามารถใช้งาน ตรวจสอบ และแก้ไขได้ที่คลังเก็บ Git ของ Octopus

• โปรแกรมคอมพิวเตอร์เคมีควอนตัม

• เว็บไซต์อย่างเป็นทางการ