庚子计算从2018年开始推出系列计算课程，到今天已经为上万的科研工作者助力，形成了良好的口碑。

最近，庚子计算将要推出Quantum Espresso（QE）程序培训课程。QE在表面/材料计算、电声耦合、超导、拓扑等计算功能一枝独秀。而且，QE是完全学术免费使用的，免去了一大笔软件版权费。在“计算化学公社”的年度程序统计中，两大免费程序CP2K和QE大有超越VASP之势，QE也必将是未来第一性原理的主流。(视频课程 | AIMD与CP2K计算学习圈)

图片来自 http://bbs.keinsci.com/thread-23482-1-1.html

Quantum Espresso（QE）程序培训的培训课程也将会分为QE初级班和QE中级班(固体方向)。本次课程为初级班（适合初学者）。

01 问：为什么要学习Quantum Espresso？？

答：

• 开源，免费，可以基于QE发布自己的软件包

• 功能花样繁多，由研究声子的大佬们开发，可以计算各种声子相关的性质。常用的一些功能诸如电子能带、态密度、电荷密度分析、声子色散、电声耦合、结构相变势能面、分子原子体系、自旋轨道耦合、磁性等等等等....只有你想不到，没有它做不到。

• 很多功能可以甚至只有QE具备，也有很多功能是其他开发者基于QE发布，所以必须先用QE处理出中间结果，如 EPW（超导相关）、wannier（拓扑相关）、AIMD&CPMD（分子动力学）、yambo（计算GW）、d3q（计算非谐）

开源，免费，可以基于QE发布自己的软件包

功能花样繁多，由研究声子的大佬们开发，可以计算各种声子相关的性质。常用的一些功能诸如电子能带、态密度、电荷密度分析、声子色散、电声耦合、结构相变势能面、分子原子体系、自旋轨道耦合、磁性等等等等....只有你想不到，没有它做不到。

很多功能可以甚至只有QE具备，也有很多功能是其他开发者基于QE发布，所以必须先用QE处理出中间结果，如 EPW（超导相关）、wannier（拓扑相关）、AIMD&CPMD（分子动力学）、yambo（计算GW）、d3q（计算非谐）

02 问：为什么要参加培训？？

答：

• 计算参数很多，设置一个参数很简单，但是知道为什么这么设置很难，每一个参数就像是驾校考场上的一草一木，都有它的道理。

• 花样繁多的报错，甚至是bug。因为是开源程序，所以上手是需要时间成本的，遇到有的问题可能折腾很久都找不到解决方法，而老鸟往往一眼就看出来是什么问题。有老鸟带可以节省很多时间，早点发文章走上人生巅峰，减少不必要的折腾时间。

• QE除了算材料性质，背后其实是包含了很多理论的。比如密度泛函微扰理论，交换关联泛函理论、贋势理论、几何优化等等等等，很多学生算东西已经很熟练了但是却不了解背后的物理道理，局限了自己的物理思维。有人带可以迅速理解背后的原理，早点进入课题深水区。

计算参数很多，设置一个参数很简单，但是知道为什么这么设置很难，每一个参数就像是驾校考场上的一草一木，都有它的道理。

花样繁多的报错，甚至是bug。因为是开源程序，所以上手是需要时间成本的，遇到有的问题可能折腾很久都找不到解决方法，而老鸟往往一眼就看出来是什么问题。有老鸟带可以节省很多时间，早点发文章走上人生巅峰，减少不必要的折腾时间。

QE除了算材料性质，背后其实是包含了很多理论的。比如密度泛函微扰理论，交换关联泛函理论、贋势理论、几何优化等等等等，很多学生算东西已经很熟练了但是却不了解背后的物理道理，局限了自己的物理思维。有人带可以迅速理解背后的原理，早点进入课题深水区。

课程内容

第一部分 基本操作和基础原理

这部分主要介绍DFT计算的基本操作，穿插讲一些第一性计算方法的原理，知其然又知其所以然，是无论学哪一个软件都要掌握和了解的通用的知识，属于一通百通的部分，也是跳出一些坑的关键。

主要内容：

晶格参数、倒空间和k点、贋势（原理、截断、交换关联泛函原理与类型、贋势生成）、结构的几何优化、自洽迭代、约束的几何优化、电子结构和态密度、投影态密度和电荷密度、磁性计算、范德瓦尔斯修正。

第一节 晶格参数、倒空间和k点、贋势

这部分内容主要是打基础，讲解周期型边界条件、K点的物理意义、布里渊区边界意味着什么、贋势的物理意义、以及密度泛函理论比如怎么把相互作用电子气映射到无相互作用电子气以及HK定理、什么是模守恒贋势、什么是交换关联泛函、怎么构造贋势。

搞清楚这些基本原理就知道大部分基本参数是怎么设置的以及为什么这么设置。对今后做课题大有裨益，基础夯实了，就不容易掉坑里。

具体操作：通用的参数设置，K点设置，截断能，交换关联泛函的选择，晶系的选择，电子占据设置，分数占据，不同展宽方法，掺杂体系计算。

第二节 自洽迭代、几何优化、电子结构

这部分主要讲解QE是怎么做电子自洽、原子结构优化。以及什么是能带，态密度，如何做基本的电子结构分析。学会这部分就可以读懂大部分DFT方向的文章了，知道他们都在干什么。

具体操作：对角化方法选择，收敛参数设置，混合因子，几何优化参数，高压条件下的计算，二维材料的弛豫，力收敛标准，Pulay stress

第三节 电荷密度、态密度、磁性理论与参数设置、范德瓦尔斯修正

这部分主要讲解怎么做电荷密度分析、分波态密度分析，磁性理论和参数设置以及范德瓦尔斯修正。理解这部分就能对计算结果做一个初步的分析，对于理解一些光催化、电荷转移问题基本就够了。熟悉之后就可以上手做一些课题了。

具体操作：VESTA使用， 二维切面电荷密度，分波态密度分析，铁磁与反铁磁材料计算，范德瓦尔斯修正DFT-D3

第二部分 比较常见的计算

这部分就是涉及一些具体的相对比较 tricky的计算了，学会了这些技能可以处理一些比较前沿的问题了比如像铁电啊，光致相变啊之类更fancy的课题

主要内容：

处理复杂体系（建立模型）、能带态密度。声子谱（原理、计算）、势能面计算、过渡态计算、强关联（Habbard模型及计算）、杂化泛函（HSE06）、声子可视化。

第四节 处理复杂体系（建立模型）、声子谱（原理、计算）、电声耦合计算、超导转变温度计算

声子的计算是QE的最大的特色部分，因为QE的发起者都是早期做声子研究的大佬，所以QE这方面功能也是最强大的，掌握这部分知识再结合一些材料学知识就可以搜索超导材料了，理解一些声子的基本概念对处理一些结构相变、CDW、铁电软模等问题也是非常有帮助

具体操作：用VESTA建立复杂体系模型，声子网格设置，力常数计算，声子谱，声子态密度，声子本征矢，虚频意味着什么以及如何消除不合理的虚频，估算超导转变温度。

第五节 势能面计算、过渡态计算

势能面是理解动力学过程的核心概念，也是展示物理图像最关键的一环。经常看CNS的同学应该知道势能面用的是多么频繁，是大佬们讲故事的瑞士军刀。

具体操作：如何生成中间态构型，如何使用neb计算势能面曲线，如何构造过渡态

第六节 磁性、强关联（Habbard模型及计算）、杂化泛函（HSE06）

随着计算物理/化学的发展的发展，常规体系已经逐渐被研究的非常透彻了。而关联体系依然是一片蓝海，将自己课题组的特色与关联体系的结合往往就可以做出漂亮的工作。这个部分需要设置的参数不多，但是概念相对难理解一点，只有理解了这些复杂的概念，才能真正意义上理解自己在干什么。

具体操作：DFT+U的原理，杂化泛函原理，如何处理关联体系，U值的设置，杂化泛函的参数设置

第三部分 进阶计算

固体方向中级班内容，不在本次课程内。

讲师介绍

刘老师，中科院物理所博士，长期从事固体材料计算研究，对QE第一性原理计算有七年研究经验，精通 QE 等计算程序。

培训时间

2022年4月9-10日 每天晚7：00 - 10：00 上课

2022年4月11日 晚7：00 - 8：00 补充+答疑课

报名相关

报名流程：

● 首先请认真阅读课程内容介绍，如果需要咨询或者购买课程，请扫描下方二维码，添加工作人员微信（请注明「QE课程」）。

● 成功添加微信后，工作人员会告知具体缴费方式。缴费完成后，工作人员会把您添加到小鹅通在线课程中和微信交流群（每晚统一回复，请耐心等待）。

● 报名费：800 元/人（可开发票），自费学员600元/人。费用包含2+1天的听课费和答疑课程费、电子版讲义、计算案例文件、视频回放。

● 优惠：曾经报名过庚子计算其他课程的同学，凭之前的报名缴费记录找客服要100元优惠，仅可本人本次课程使用。

听课方式：小鹅通视频，完成后，学员可以在交流群内不限次观看和提问（视频内容不支持下载）。绑定微信和手机号。

培训须知

2. 培训内容包含大量练习和演示，故强烈建议参加者自备电脑。

FAQ

1、课程通过什么平台观看，永久有效吗？课程通过小鹅通平台观看，缴费后，运营人员会拉你进入视频课程（绑定手机和微信），群内可以永久回看。另外，我们建有课程交流微信群，讲师会在群内与大家交流互动。

2、可以开票吗？可以开具发票。

声明

本视频仅限参加庚子计算培训班的学员个人学习使用。不得以任何方式擅自翻录、复制、传播、出售，或将其中内容挪作它用，否则将追究法律责任。如果有人发现盗版和侵权行为，请保留其聊天记录和收款转账记录等。经核实后，我们给予举报者免费报名听课机会和现金奖励。

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