最先進的技術 綜合性跨領域應用
一‧運用範圍廣泛的綜合性化學軟體：
Q-Chem 是一個綜合性化學量子計算程序。它的功能範圍，從最高性能的DFT /高頻的計算，以高層次後心力衰竭的相關性的方法。 調Q化學處理了範圍廣泛的問題，在商業、學術和政府實驗室，其中包括：分子結構、化學反應、分子振動 、電子光譜、核磁共振譜、溶劑化效應。
Q-CHEM 是由遍及全球的多個研究機構共同開發的從頭計算量子化學軟體包，涉及的科研機構有35家，分佈在美國、英國、德國、澳大利亞、中國和中國臺灣地區等國家和地區。它包含了當前流行的各種最先進量子化學理論方法和工具，由美國的 Q-Chem Inc公司進行生產、銷售以及發佈和維護工作。
二‧擁有最先進量子化學和計算方法的結合：
Q-CHEM 的特點是與當前最先進的量子化學理論和計算方法結合的非常緊密。不同於其他擁有了較長發展歷史的軟體，Q-CHEM在1993年的設計之初就採用了全新的方法理論、最先進的算法和現代編程技術，系統地將各種計算方法和工具集成到了一個工具包中，極大地提高了計算速度和準確性，並且能夠高精度地計算較大的分子體系。在可視化方面，它是化學計算可視化軟體SPARTAN（www.wavefun.com）的後臺計算程序。SPARTAN可安裝到Windows、Linux、Macintosh、IRIX等操作系統上，它以波函數的圖形界面為前端，以Q-CHEM為後端計算程序，可以很方便的實現分子設計、計算和結果可視化等的一系列流程。另外，Q-CHEM也支持WEBMO和MOLDEN等分子圖形顯示工具。
- 基於快速DFT計算的包括色散、雙雜化和範圍修正的新泛函
- 用於自由基和激發態計算的EOM-CCSD方法
- 用於強相關計算的一系列有效活化空間方法
- TDDFT的解析梯度計算模塊和世界首創的TDDFT的解析Hessian計算
- 多種計算電荷遷移和激發態的新方法
- 用於大體系計算的QM/MM方法和溶劑化方案
最先盡量子化學理論與計算 深入分析各種問題
Q-CHEM與當前量子化學計算領域內最先進的理論和計算方法結合得非常緊密，因此在該程序中實現了很多其他程序包尚未採用的方法和理論。目前，在Q-CHEM實現的功能和方法主要有以下幾點：
一‧大分子密度泛函計算的高效算法
包括新的更有效J矩陣計算方法、線性級別的交換能和力場的計算、使用CFMM（Continuous Fast Multipole Method）方法來產生線性級別的庫侖交換勢（可用於計算能量和梯度）以及線性級別的密度泛函交換相關能積分的求解等。
二‧局域密度泛函函數、梯度校正密度泛函函數和混合密度泛函函數
包括Slater 、Becke、GGA91和Gill‘96交換泛函；VWN、PZ81、Wigner、Perdew86、LYP和GGA91相關能泛函；EDF1交換相關能泛函；B3LYP、B3P和用戶可定義的混合泛函；解析梯度和解析頻率計算；SG-0標準積分求解網格；可擴展到5294個點的Lebedev網格等。
三‧高階波函數型電子相關能方法
包括高效半直接MP2能量和梯度的計算；MP3、MP4、QCISD和CCSD能量計算；OD和QCCD能量和解析梯度計算；三重激發校正（QCISD(T)、CCSD(T)和OD(T)能量）；CCSD（2）和OD（2）能量計算；活性空間耦合簇方法：VOD、VQCCD、VOD（2）；局域二階Moller-Plesset（MP2）方法；實電子定義的改進以用於相關能的計算等。
四‧廣泛的激發態計算
包括CIS能量、解析梯度和解析頻率的計算；CIS（D）能量的計算；TDDFT能量計算；耦合簇方法激發態能量計算；耦合簇方法激發態幾何優化；耦合簇方法性質的計算；CCSD和TDDFT的激發態自旋翻轉模型計算等。
五‧高性能幾何和過渡態結構優化
包括通過笛卡爾坐標、Z矩陣坐標、內部相對坐標的優化；固定鍵角、二面角或平面夾角；笛卡爾坐標中原子的固定；初始結構不需要體現出這些所希望的固定值；固定點電荷的幾何優化；內部反應坐標（反應路徑）的計算等。
六‧分子性質的估算和可視化
包括Onsager、SS(V)PE和Langevin偶極溶劑模型；通過立方體估算密度、靜電勢和軌道；自然鍵軌道（NBO）分析；用CIS和TDDFT計算激發態吸收與解離密度；在估算原子核坐標Hessian量後的震動分析；頻率計算的同位素取代；NMR化學位移；分子中的原子，利用免費的AIMPAC進行AIM分析；SCF波函數的穩定性分析；分子中庫侖能和交換能的位置和動量的計算等。
七‧靈活的基組和有效核勢功能
包括內聯的大量基組和有效核勢；基組超位點錯誤的校正；支持混合以及用戶自定義基組；用於能量和梯度計算的有效核勢；特別高效的基於PRISM的算法，用於計算有效核勢的矩陣元素；用於計算頻率的更快更準確的有效核勢的二階導數等。
其他專業功能 完成各項專業問題
另外，Q-CHEM還擁有下列一些專有的功能和特點
一‧COLD PRISM方法
這個方法是最新的用於計算兩電子積分的算法，同時Q-CHEM也採用這個方法來高效率地計算與有效核勢相關的矩陣元素。
二‧Continuous Fast Multipole Method (CFMM)
這個方法使得Q-CHEM能夠用比別的程序更少的時間來計算電子的庫侖相互作用，而且分子越大，節省的時間越多；此外，Q-CHEM也改進了短程相互作用的處理，極大的加速了能量的計算以及力的計算，且計算精度也毫無損失。
三‧並行計算
Q-CHEM中的並行是採用MPI來實現的。目前在這個軟體中，只有HF、DFT方法以及它們的二階導數實現了並行。但它對解析和數值積分的計算採用的動態負載均衡的辦法，並且在求解偶合擾動SCF方程中採用全域內存使用共享的方式，使得它能夠利用並行計算機的分佈內存進行大結構的頻率計算。
四‧局域MP2方法
Q-CHEM的局域MP2方法是別的程序所沒有的。與其他的局域相關能方法不同，這個方法能夠滿足理論模型化學的所有性質，能夠嚴格地產生連續的勢能面。與傳統地MP2方法相比，這個方法能夠減少硬盤空間的需求，在工作站上可以使用1000-1500個基組函數進行計算。
五‧高階耦合簇方法
除了傳統的QCISD、CCSD和CCSD(T)方法外，Q-CHEM還採用了新的軌道優化耦合簇方法OD等；此外，Q-CHEM採用了新的高階耦合簇方法：CCSD（2）和OD（2），這些方法在處理化學鍵斷裂和自由基問題上比傳統的QCISD（T）和CCSD(T)要好；另外，Q-CHEM也能夠用耦合簇方法計算激發態，其中的EOM-SF-CCSD、EOMIP-CCSD和EOM-EA-CCSD可以很方便的把Multi Reference問題處理成Single Reference問題，極大簡化了多自由基問題的計算；Q-CHEM對高階耦合簇方法的基態和激發態計算提供了解析梯度，可用於激發態和基態的幾何優化。
六‧連續溶劑模型
包括球形空穴Onsager反應場模型、Langevin水溶劑偶極模型以及極化連續溶劑模型；球形空穴Onsager反應場模型可以使用解析的SCF梯度、可以包括更高階的多極、可以處理包括可溶性鹽的溶劑；極化連續溶劑模型可通過HF和DFT計算來獲得自洽的反應場能量。
七‧幾何優化
Q-CHEM結合了Jon Baker的最新版的幾何優化程序包，它包含一套最先進的幾何優化算法。同時，Q-CHEM中的幾何優化程序包還支持內部反應坐標，可用於研究反應路徑。
八‧PARTAN：
Q-CHEM是化學計算可視化軟體SPARTAN（www.wavefun.com）的後臺計算程序。SPARTAN可安裝到Windows、Linux、Macintosh、IRIX等操作系統上，它以波函數的圖形界面為前端，以Q-CHEM為後端計算程序，可以很方便地實現分子設計、計算和結果可視化等的一系列流程。
系統需求
作業系統: Linux 64位元, Windows 32位元, Mac Intel OSX 64位元
