Abstract Some of the new unique features of the MOLCAS quantum chemistry package version 7 are presented in this report. In particular, the Cholesky decomposition method applied to some quantum chemical methods is described. This approach is used both in the context of a straight forward approximation of the two‐electron integrals and in the generation of so‐called auxiliary basis sets. The article describes how the method is implemented for most known wave functions models: self‐consistent field, density functional theory, 2nd order perturbation theory, complete‐active space self‐consistent field multiconfigurational reference 2nd order perturbation theory, and coupled‐cluster methods. The report further elaborates on the implementation of a restricted‐active space self‐consistent field reference function in conjunction with 2nd order perturbation theory. The average atomic natural orbital basis for relativistic calculations, covering the whole periodic table, are described and associated unique properties are demonstrated. Furthermore, the use of the arbitrary order Douglas‐Kroll‐Hess transformation for one‐component relativistic calculations and its implementation are discussed. This section especially focuses on the implementation of the so‐called picture‐change‐free atomic orbital property integrals. Moreover, the ElectroStatic Potential Fitted scheme, a version of a quantum mechanics/molecular mechanics hybrid method implemented in MOLCAS, is described and discussed. Finally, the report discusses the use of the MOLCAS package for advanced studies of photo chemical phenomena and the usefulness of the algorithms for constrained geometry optimization in MOLCAS in association with such studies. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Comput Chem 2010

In this report, we summarize and describe the recent unique updates and additions to the M olcas quantum chemistry program suite as contained in release version 8. These updates include natural and spin orbitals for studies of magnetic properties, local and linear scaling methods for the Douglas–Kroll–Hess transformation, the generalized active space concept in MCSCF methods, a combination of multiconfigurational wave functions with density functional theory in the MC‐PDFT method, additional methods for computation of magnetic properties, methods for diabatization, analytical gradients of state average complete active space SCF in association with density fitting, methods for constrained fragment optimization, large‐scale parallel multireference configuration interaction including analytic gradients via the interface to the C olumbus package, and approximations of the CASPT2 method to be used for computations of large systems. In addition, the report includes the description of a computational machinery for nonlinear optical spectroscopy through an interface to the QM/MM package C obramm . Further, a module to run molecular dynamics simulations is added, two surface hopping algorithms are included to enable nonadiabatic calculations, and the DQ method for diabatization is added. Finally, we report on the subject of improvements with respects to alternative file options and parallelization. © 2015 Wiley Periodicals, Inc.

Dalton is a powerful general-purpose program system for the study of molecular electronic structure at the Hartree-Fock, Kohn-Sham, multiconfigurational self-consistent-field, Møller-Plesset, configuration-interaction, and coupled-cluster levels of theory. Apart from the total energy, a wide variety of molecular properties may be calculated using these electronic-structure models. Molecular gradients and Hessians are available for geometry optimizations, molecular dynamics, and vibrational studies, whereas magnetic resonance and optical activity can be studied in a gauge-origin-invariant manner. Frequency-dependent molecular properties can be calculated using linear, quadratic, and cubic response theory. A large number of singlet and triplet perturbation operators are available for the study of one-, two-, and three-photon processes. Environmental effects may be included using various dielectric-medium and quantum-mechanics/molecular-mechanics models. Large molecules may be studied using linear-scaling and massively parallel algorithms. Dalton is distributed at no cost from http://www.daltonprogram.org for a number of UNIX platforms.

We demonstrate that substantial computational savings are attainable in electronic structure calculations using a Cholesky decomposition of the two-electron integral matrix. In most cases, the computational effort involved calculating the Cholesky decomposition is less than the construction of one Fock matrix using a direct O(N2) procedure.

The electronic structure and low-lying electronic states of a Co(III)(diiminato)(NPh) complex have been studied using multiconfigurational wave function theory (CASSCF/CASPT2). The results have been compared to those obtained with density functional theory. The best agreement with ab initio results is obtained with a modified B3LYP functional containing a reduced amount (15%) of Hartree-Fock exchange. A relativistic basis set with 869 functions has been employed in the most extensive ab initio calculations, where a Cholesky decomposition technique was used to overcome problems arising from the large size of the two-electron integral matrix. It is shown that this approximation reproduces results obtained with the full integral set to a high accuracy, thus opening the possibility to use this approach to perform multiconfigurational wave-function-based quantum chemistry on much larger systems relative to what has been possible until now.

MOLCAS/OpenMolcas is an ab initio electronic structure program providing a large set of computational methods from Hartree-Fock and density functional theory to various implementations of multiconfigurational theory. This article provides a comprehensive overview of the main features of the code, specifically reviewing the use of the code in previously reported chemical applications as well as more recent applications including the calculation of magnetic properties from optimized density matrix renormalization group wave functions.

We propose Cholesky decomposition (CD) of the atomic two-electron integral matrix as a robust and general technique for generating auxiliary basis sets for the density fitting approximation. The atomic CD (aCD) auxiliary basis set is calculated on the fly and is not biased toward a particular quantum chemical method. Moreover, the accuracy of the aCD basis set can be controlled with a single parameter.

The authors propose a new algorithm, “local K” (LK), for fast evaluation of the exchange Fock matrix in case the Cholesky decomposition of the electron repulsion integrals is used. The novelty lies in the fact that rigorous upper bounds to the contribution from each occupied orbital to the exchange Fock matrix are employed. By formulating these inequalities in terms of localized orbitals, the scaling of computing the exchange Fock matrix is reduced from quartic to quadratic with only negligible prescreening overhead and strict error control. Compared to the unscreened Cholesky algorithm, the computational saving is substantial for systems of medium and large sizes. By virtue of its general formulation, the LK algorithm can be used also within the class of methods that employ auxiliary basis set expansions for representing the electron repulsion integrals.

In a previous publication [S. E. Schrader et al., J. Chem. Phys. 161, 044105 (2024)], it has been shown that Rothe’s method can be used to solve the time-dependent Schrödinger equation for the hydrogen atom in a strong laser field using time-dependent Gaussian wave packets. Here, we generalize these results, showing that Rothe’s method can propagate arbitrary numbers of thawed, complex-valued, Explicitly Correlated Gaussian (ECGs) functions with dense correlation matrices for systems with varying dimensionality. We consider the multidimensional Hénon–Heiles potential and show that the dynamics can be quantitatively reproduced using only 30 Gaussians in 2D and that accurate spectra can be obtained using 20 Gaussians in 2D and 30–40 Gaussians in 3D and 4D. Therefore, the relevant multidimensional dynamics can be described at high quality using only a small number of ECGs that give a very compact representation of the wave function. This efficient representation, along with the demonstrated ability of Rothe’s method to propagate Gaussian wave packets in strong fields and ECGs in complex potentials, paves the way for accurate molecular dynamics calculations beyond the Born–Oppenheimer approximation in strong fields.