OpenFermion：面向量子计算机的电子结构计算工具包

OpenFermion 是一个开源 Python 包，用于编译和分析模拟费米子系统（包括量子化学）的量子算法，提供费米子与量子比特哈密顿量的表示与操作工具。

这个工具是什么

OpenFermion 是 Google Quantum AI 团队维护的开源 Python 包，定位为面向量子计算机的电子结构计算工具。它用于编译和分析模拟费米子系统的量子算法，包括量子化学问题。其核心提供数据结构与工具，用于获得和操作费米子哈密顿量与量子比特哈密顿量的表示。项目采用 Apache-2.0 许可证，兼容 Python 3.10 及以上版本，在 Mac、Windows 和 Linux 上测试。功能细节可参考其发布论文（arXiv:1710.07629）。

核心能力

• 提供费米子与量子比特哈密顿量的数据结构及表示操作工具
• 支持编译和分析模拟费米子系统的量子算法
• 通过模块化插件集成量子电路模拟与编译功能
• 通过插件对接经典电子结构计算软件包

科研中的典型用法

• 将经典量子化学计算得到的积分转换为费米子哈密顿量，再映射为量子比特哈密顿量
• 利用插件调用 Psi4、PySCF 等经典电子结构程序获取分子积分
• 借助 OpenFermion-FQE 等模拟器研究费米子量子演化，利用自旋与粒子数对称性

快速上手

安装稳定版：python -m pip install --user openfermion。开发版：git clone 仓库后执行 python -m pip install -e .。电子结构插件仅兼容 Mac 或 Linux；Windows 用户或安装困难者可使用 docker/ 子目录提供的 Docker 镜像，其中预装 OpenFermion 及部分插件。文档见 quantumai.google/openfermion。

生态与相近工具

同领域相近工具包括 Qiskit Nature 等量子化学软件包。OpenFermion 以模块化插件为特点，通过 OpenFermion-Psi4、OpenFermion-PySCF 等对接经典电子结构程序，通过 Forest-OpenFermion、SFOpenBoson 对接量子计算框架。选择时可依据所需经典后端与量子硬件平台的支持情况。

项目信息

• 仓库：quantumlib/OpenFermion
• 星标：1,736　·　派生：437
• 主要语言：Python
• 许可证：Apache-2.0
• 最近提交：2026-09-14
• 项目主页：https://quantumai.google/openfermion

本文属于《学科研究工具知识库 · 化学》第 5 篇（按 GitHub 星标排序）。收录标准：该学科公开可获取的开源研究工具，星标与活跃度为主要参考，不代表对其性能或适用性的背书；选型前请结合自身场景评估。