量子化学計算
分子など主に孤立系の電子状態計算を行う手法をまとめて量子化学計算と呼ぶ。多くのアプリでは分子軌道法を基にした各種計算手法を実装していることが多い。ハートリー-フォック近似法は、多体波動関数を単一のスレーター行列で近似することで分子軌道の波動関数の最適化を行う手法である。ハートリー-フォック近似では無視されている電子相関効果を取り入れる手法として、摂動法、Configuration Interaction(CI)法、結合クラスター法などがある。摂動論は電子相関を摂動理論によって取り扱う手法で、Møller-Plesset(MP)法と呼ばれる。摂動の次数により、MP2法, MP3法, MP4法などのように表記される。CI法は、ハートリー-フォック法で得られた基底状態(軌道に下から電子をつめていった状態)に加えて、その電子配置から電子を一つだけ移動させた状態(1電子励起ハートリー-フォック状態)，電子を2つ移動させた状態(2電子励起ハートリー-フォック状態)などを用意し、その線形結合を考えてエネルギーを最小化させる手法である。CI法は、適切に用意するスレーター波動関数の数を増やしていくと、厳密な波動関数に近づくが、計算コストは上昇していくため、通常は特定の次数で打ち切ることになる。スレーター波動関数の組をどこまで用意するかによって，Full-CI, CID(2電子励起のみ), CISD(1電子励起および2電子励起のみ), QCISD(改良されたCISD)などの手法がある。結合クラスター法は、特定の配位について部分和をとる形で波動関数を改良する方法(Coupled Cluster法、略してCC法)もよく使われる。どの配置を考えるかによって、CCD(2電子励起のみ), CCSD(1電子励起および2電子励起のみ), CCSD(T)(3電子励起を摂動論で考慮)などの名前がついている。これらのハートリー-フォック近似をベースとした計算手法のほかに、密度汎関数法に基づく電子状態計算も広く用いられている。