Quantum ESPRESSO (pw.x)

VérifiéPrudence

Générer et gérer des calculs DFT avec Quantum ESPRESSO (pw.x). Utiliser pour des calculs de pseudopotentiel onde plane hors VASP.

Spar Skills Guide Bot
Data & IAAvancé
22/07/2026
Claude CodeCursorCodex
#quantum-espresso#dft#materials-science#hpc#plane-wave

Recommandé pour

Synthèse automatique

Génère et soumet des calculs DFT Quantum ESPRESSO (pw.x) via des tâches shell dans le moteur de workflow CatGo, avec modèles de fichiers d'entrée SCF/relax et conseils de paramétrage.

Points forts

  • Fournit un modèle d'entrée pw.x complet et directement réutilisable (CONTROL, SYSTEM, ELECTRONS, positions, k-points)
  • Donne des valeurs de référence par paramètre (ecutwfc, ecutrho, conv_thr, mixing_beta, smearing) avec la justification associée
  • Distingue clairement relax et vc-relax, et explique le blocage des atomes de surface via if_pos
  • Liste les pièges freqüents : ratio ecutrho pour pseudos US, divergence de mélange pour les métaux, vide insuffisant dans les slabs

Limites

  • S'appuie sur les outils MCP CatGo (catgo_view, catgo_workflow_engine) : sans cet environnement, seuls les modèles d'entrée restent utilisables
  • Aucun moteur QE natif n'existe encore ; le calcul passe par une tâche shell avec génération manuelle du fichier d'entrée
  • Ne couvre pas les post-traitements (phonons, DOS, bandes) au-delà d'un renvoi vers d'autres skills
Quand l'utiliser

Quand l'utilisateur demande explicitement un calcul Quantum ESPRESSO / pw.x en ondes planes avec pseudopotentiels norm-conserving ou ultrasoft.

Quand l'éviter

Si l'utilisateur cible VASP/PAW, un code tout-électron, ou si QE et la bibliothèque de pseudopotentiels ne sont pas installés sur la machine HPC visée.

Analyse de sécurité

Prudence
Score qualité90/100

The skill does not contain destructive, exfiltrating, obfuscated, or safety-disabling instructions. It does, however, direct execution of a shell command on an HPC system and relies on undeclared tool permissions, so it is best treated as caution rather than fully safe.

Points d'attention
  • •Uses a shell task to invoke `pw.x` on an HPC target; execution is legitimate scientific computation but still depends on external binaries and pseudopotential files.
  • •No allowed-tools are declared, so the agent's permission to use the referenced `catgo_*` workflow and shell tools is unspecified.
Comment cette analyse est faite

Exemples

Relax a TiO2 slab
Set up a Quantum ESPRESSO pw.x relaxation for a TiO2 (110) slab with 20 Å of vacuum, fixing the bottom two atomic layers, using SSSP pseudopotentials in ./pseudo.
Converge an SCF calculation
Write a pw.x SCF input for bulk silicon with ecutwfc 60 Ry and a 8x8x8 k-point grid, then submit it as a shell task in my workflow.
Fix a diverging metal SCF
My QE SCF for a Pt surface keeps diverging — adjust mixing_beta and mixing_mode in the pw.x input and explain which ultrasoft ecutrho ratio I should use.

name: quantum-espresso description: > Generate and manage Quantum ESPRESSO (pw.x) DFT calculations. Use when the user requests QE, Quantum ESPRESSO, pw.x, or plane-wave pseudopotential calculations outside VASP. compatibility: > Requires Quantum ESPRESSO installed on the HPC target. Pseudopotential files (UPF) must be available in the configured pseudo_dir.

Quantum ESPRESSO (pw.x)

When to Use

  • User explicitly requests Quantum ESPRESSO / QE / pw.x
  • User needs norm-conserving or ultrasoft pseudopotentials (not PAW-only like VASP)
  • User wants open-source plane-wave DFT
  • User needs ph.x phonon calculations (hand off to analysis/phonopy/SKILL.md for post-processing)

Prerequisites

  1. QE binaries (pw.x, pp.x) accessible on HPC
  2. Pseudopotential library (SSSP or PseudoDojo recommended) in a known directory
  3. Structure loaded in viewer — verify with catgo_view(action="get_state")

Workflow Steps

1. Verify structure

catgo_view(action="get_state")

2. Create workflow

catgo_workflow_engine(action="create", params={"name": "QE relaxation - TiO2"})

3. Add QE task

CatGo does not yet have a native QE engine. Use task_type: "shell" with input file generation.

catgo_workflow_engine(action="add_task", params={
  "workflow_id": "wf_xxx",
  "task_type": "shell",
  "name": "qe_relax",
  "command": "pw.x -in relax.in > relax.out",
  "input_files": {
    "relax.in": "<pw.x input content>"
  },
  "system_name": "TiO2_relax"
})

When a @register_engine("qe") is added to CatGo, use task_type: "geo_opt" with software: "qe" instead.

4. Submit

catgo_workflow_engine(action="submit", params={"workflow_id": "wf_xxx"})

Input File Template — SCF

&CONTROL
  calculation = 'scf'
  pseudo_dir  = './pseudo/'
  outdir      = './tmp/'
  tprnfor     = .true.
  tstress     = .true.
/
&SYSTEM
  ibrav       = 0
  nat         = <natoms>
  ntyp        = <ntypes>
  ecutwfc     = 60.0
  ecutrho     = 480.0
  occupations = 'smearing'
  smearing    = 'mv'
  degauss     = 0.02
/
&ELECTRONS
  conv_thr    = 1.0d-6
  mixing_beta = 0.3
/
ATOMIC_SPECIES
  <element>  <mass>  <element>.UPF
CELL_PARAMETERS angstrom
  <a1x> <a1y> <a1z>
  <a2x> <a2y> <a2z>
  <a3x> <a3y> <a3z>
ATOMIC_POSITIONS angstrom
  <element> <x> <y> <z>
K_POINTS automatic
  <k1> <k2> <k3> 0 0 0

Parameter Guidance

| Parameter | Typical value | Notes | |---|---|---| | ecutwfc | 40-80 Ry | Depends on pseudopotential; SSSP suggests per-element values | | ecutrho | 4-12x ecutwfc | NC: 4x, US: 8-12x | | conv_thr | 1.0d-6 | SCF convergence; tighten to 1.0d-8 for phonons | | mixing_beta | 0.3-0.7 | Lower for metals/magnetic systems | | K_POINTS | auto from cell | ~0.03 A^-1 spacing, Gamma for molecules | | smearing | 'mv' | Marzari-Vanderbilt cold smearing; use 'gaussian' for insulators |

Relaxation-Specific Parameters

Add to input for geometry optimization:

&CONTROL
  calculation = 'relax'    ! ions only
  ! or 'vc-relax'          ! ions + cell
/
&IONS
  ion_dynamics = 'bfgs'
/
&CELL                      ! only for vc-relax
  cell_dynamics = 'bfgs'
  press = 0.0
/
  • Use relax for slabs (fixed cell), vc-relax for bulk
  • For slabs: constrain bottom atoms with if_pos flags (0 = fixed)

Common Pitfalls

  1. ecutrho too low for US pseudopotentials — NC needs 4x ecutwfc, US needs 8-12x. Check pseudopotential header.
  2. Mixing divergence for metals — reduce mixing_beta to 0.1-0.2 and try mixing_mode = 'local-TF'
  3. Wrong ibrav — always use ibrav = 0 with explicit CELL_PARAMETERS to avoid ambiguity
  4. Missing pseudo files — ensure UPF filenames match ATOMIC_SPECIES exactly (case-sensitive)
  5. Slab vacuum too thin — need at least 15 A vacuum; add assume_isolated = '2D' for 2D corrections
  6. K-points along vacuum direction — slabs must use k3=1 (single k-point in z)

Du fichier au premier essai

Le téléchargement contient exactement le contenu affiché sur cette fiche. Cette copie peut différer de la dernière version du dépôt source.

Consulter la source et ses fichiers annexes

Ce téléchargement contient uniquement SKILL.md. Les scripts, références, modèles et dépendances éventuels ne sont pas inclus. Récupérez les fichiers nécessaires depuis la source en conservant leur arborescence avant de poursuivre.

1. Télécharger le fichier

Télécharger SKILL.md

Depuis la racine d’un projet de test, enregistrez le fichier sous .skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o/SKILL.md, ou utilisez la commande suivante. Ce dossier sert à examiner la skill avant son installation.

Commande pour macOS/Linux ou WSL : un shell POSIX et curl sont nécessaires. Sous Windows sans WSL, utilisez le bouton de téléchargement et créez le dossier manuellement.

mkdir -p '.skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o' && curl --fail --show-error --location 'https://skills-guides.com/api/skills/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o/download' --output '.skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o/SKILL.md.part' && mv '.skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o/SKILL.md.part' '.skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o/SKILL.md'

2. Vérifier les prérequis

Lisez SKILL.md avant de l’utiliser. Si le fichier cite des scripts ou services externes, examinez-les et préparez les accès nécessaires dans votre environnement de test.

Environnement déclaré par l’auteur : Requires Quantum ESPRESSO installed on the HPC target. Pseudopotential files (UPF) must be available in the configured pseudo_dir.

Extrait original : Prerequisites
  1. QE binaries (pw.x, pp.x) accessible on HPC
  2. Pseudopotential library (SSSP or PseudoDojo recommended) in a known directory
  3. Structure loaded in viewer — verify with catgo_view(action="get_state")

Les plateformes de la fiche sont des indications du catalogue. Les chemins ci-dessous suivent la documentation des outils ; ils ne prouvent pas que cette skill y a été exécutée. Aucune version minimale de ces outils n’est attestée pour cette fiche.

3. Charger la skill

Après vérification, copiez le dossier complet dans le projet avec l’une des commandes ci-dessous, puis ouvrez une nouvelle session de l’outil. La commande s’arrête si un dossier du même nom existe déjà : comparez les fichiers avant de le remplacer.

Claude Code
test -f '.skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o/SKILL.md' && test -s '.skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o/SKILL.md' && mkdir -p '.claude/skills' && test ! -e '.claude/skills/quantum-espresso' && cp -R '.skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o' '.claude/skills/quantum-espresso'

Cursor
test -f '.skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o/SKILL.md' && test -s '.skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o/SKILL.md' && mkdir -p '.cursor/skills' && test ! -e '.cursor/skills/quantum-espresso' && cp -R '.skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o' '.cursor/skills/quantum-espresso'

Codex
test -f '.skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o/SKILL.md' && test -s '.skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o/SKILL.md' && mkdir -p '.agents/skills' && test ! -e '.agents/skills/quantum-espresso' && cp -R '.skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o' '.agents/skills/quantum-espresso'

OpenSkills

OpenSkills doit déjà être installé. La procédure locale install/read est contrôlée avec OpenSkills 1.5.0, qui exige Node.js ≥ 20.6.0. Aucun slug du catalogue n’est résolu automatiquement.

Installation officielle d’OpenSkills
openskills install './.skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o'

openskills read 'quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o'

La lecture doit afficher le contenu du fichier installé et son dossier de base. Elle ne lance ni la skill ni ses dépendances.

Pour un agent qui lit AGENTS.md, synchronisez ensuite l’index. Cette commande modifie AGENTS.md : relisez le diff avant de l’utiliser.

openskills sync

Mode manuel ou autre outil : joignez SKILL.md à une conversation, ou ouvrez-le dans un agent capable de lire les fichiers. Ajoutez les ressources annexes nécessaires. Il n’existe pas de dossier universel reconnu par tous les outils.

4. Faire un premier essai

Utilisez une entrée courte et fictive : un endpoint d’API, un petit document ou un brief d’interface. Dans une nouvelle conversation, joignez le fichier ou donnez son chemin à l’agent, puis adaptez cette demande :

Lis .skill-downloads/quantum-espresso-pw-x-mrwakd9o/SKILL.md et applique ses instructions à cet exemple : [décrire une entrée de test]. Indique les fichiers, dépendances ou accès qui manquent. Produis le résultat demandé par la skill sans inventer de données ni exécuter de script non examiné.

Résultat attendu : une sortie correspondant aux instructions de la skill, ou une liste précise des prérequis manquants. Une simple confirmation de lecture ne valide pas le premier usage. Si une ressource externe est indisponible, ce parcours reste à tester.

Skills similaires