ORCA — пакет программ для квантовой химии, предназначенный для расчётов электронной структуры молекул и материалов. Разрабатываемый с акцентом на гибкость и широкий выбор методов, он поддерживает методы аб initio и полуреалистические подходы, включая теории плотностного функционала (DFT), методы пост-Хартри — Фока (MP2, CCSD(T) и др.), а также мультиконфигурационные методы. Программа применяется в исследовательских лабораториях, преподавании и в ряде прикладных задач, требующих расчёта энергетических поверхностей, спектроскопических характеристик и других электронных свойств.
История проекта связана с развитием современных численных алгоритмов и эффективной параллельной реализации вычислений на многоядерных системах. ORCA отличается модульной архитектурой и поддержкой различных базисных наборов, корреляционных и релятивистских поправок, что делает его пригодным для расчётов как органических молекул, так и комплексных систем, содержащих тяжёлые элементы. Распространение программы охватывает академические учреждения по лицензии без оплаты для научных и учебных целей, тогда как коммерческое использование регулируется отдельными лицензионными соглашениями.
- Методы электронной структуры: поддержка DFT, HF, MP2, CC и мультиконфигурационных методов.
- Базисные наборы и эффективные ядра: широкий набор стандартных базисов и эффективных ядер для тяжёлых элементов.
- Релятивистские эффекты: одно- и двухкомпонентные релятивистские методы для учёта эффектов, важных для тяжёлых атомов.
- Спектроскопия: расчёт спектров электронной структуры, ИК- и Раман-спектров, ЯМР-параметров, электронного парамагнитного резонанса (EPR).
- Корреляция и возбуждённые состояния: многоэлектронные корреляционные методы и расчёты возбуждённых состояний.
- Геометрическая оптимизация и переходные состояния: алгоритмы оптимизации геометрии, поиска переходных состояний и построения энергетических путей.
- Термодинамика и кинетика: вычисление свободных энергий, частотных характеристик и параметров реакционной кинетики.
- Параллельность и производительность: оптимизация для многопоточных и распределённых вычислений с эффективным использованием ресурсов.
- Интерфейсы и интеграция: совместимость с форматами входных и выходных файлов, возможность интеграции в рабочие процессы и внешние пакеты.
- Пользовательская настройка: гибкие настройки расчётов, расширяемые модули и сценарии для специализированных задач.