TREXIO is an open-source file format and library developed for the storage and manipulation of data produced by quantum chemistry calculations. It is designed with the goal of providing a reliable and efficient method of storing and exchanging wave function parameters and matrix elements, making it an important tool for researchers in the field of quantum chemistry. In this work, we present an overview of the TREXIO file format and library. The library consists of a front-end implemented in the C programming language and two different back-ends: a text back-end and a binary back-end utilizing the hierarchical data format version 5 library, which enables fast read and write operations. It is compatible with a variety of platforms and has interfaces for Fortran, Python, and OCaml programming languages. In addition, a suite of tools have been developed to facilitate the use of the TREXIO format and library, including converters for popular quantum chemistry codes and utilities for validating and manipulating data stored in TREXIO files. The simplicity, versatility, and ease of use of TREXIO make it a valuable resource for researchers working with quantum chemistry data.

1.
M. D.
Wilkinson
,
M.
Dumontier
,
I. J.
Aalbersberg
,
G.
Appleton
,
M.
Axton
,
A.
Baak
,
N.
Blomberg
,
J.-W.
Boiten
,
L. B.
da Silva Santos
,
P. E.
Bourne
,
J.
Bouwman
,
A. J.
Brookes
,
T.
Clark
,
M.
Crosas
,
I.
Dillo
,
O.
Dumon
,
S.
Edmunds
,
C. T.
Evelo
,
R.
Finkers
,
A.
Gonzalez-Beltran
,
A. J. G.
Gray
,
P.
Groth
,
C.
Goble
,
J. S.
Grethe
,
J.
Heringa
,
P. A. C.
’t Hoen
,
R.
Hooft
,
T.
Kuhn
,
R.
Kok
,
J.
Kok
,
S. J.
Lusher
,
M. E.
Martone
,
A.
Mons
,
A. L.
Packer
,
B.
Persson
,
P.
Rocca-Serra
,
M.
Roos
,
R.
van Schaik
,
S.-A.
Sansone
,
E.
Schultes
,
T.
Sengstag
,
T.
Slater
,
G.
Strawn
,
M. A.
Swertz
,
M.
Thompson
,
J.
van der Lei
,
E.
van Mulligen
,
J.
Velterop
,
A.
Waagmeester
,
P.
Wittenburg
,
K.
Wolstencroft
,
J.
Zhao
, and
B.
Mons
,
Sci. Data
3
,
160018
(
2016
).
2.
M. D.
McIlroy
,
E. N.
Pinson
, and
B. A.
Tague
,
Bell Syst. Tech. J.
57
,
1899
(
1978
).
3.
See https://www.jpeg.org/jpeg/ for “JPEG image compression standard
;” accessed 22 December 2022.
4.
See https://www.mpeg.org/standards for “Standards – MPEG
;” accessed 22 December 2022.
5.
See https://www.trex-coe.eu for “Targeting real chemical accuracy at the EXascale
;” accessed 25 January 2023.
6.
S. R.
Hall
,
F. H.
Allen
, and
I. D.
Brown
,
Acta Crystallogr., Sect. A: Found. Crystallogr.
47
,
655
(
1991
).
7.
P.
Murray-Rust
and
H. S.
Rzepa
,
J. Chem. Inf. Comput. Sci.
39
,
928
(
1999
).
8.
P.
Murray-Rust
and
H. S.
Rzepa
,
J. Cheminf.
3
,
44
(
2011
).
9.
N. M.
O’Boyle
,
A. L.
Tenderholt
, and
K. M.
Langner
,
J. Comput. Chem.
29
,
839
(
2008
).
10.
T.
Verstraelen
,
W.
Adams
,
L.
Pujal
,
A.
Tehrani
,
B. D.
Kelly
,
L.
Macaya
,
F.
Meng
,
M.
Richer
,
R.
Hernández‐Esparza
,
X. D.
Yang
,
M.
Chan
,
T. D.
Kim
,
M.
Cools‐Ceuppens
,
V.
Chuiko
,
E.
Vöhringer‐Martinez
,
P. W.
Ayers
, and
F.
Heidar‐Zadeh
,
J. Comput. Chem.
42
,
458
(
2021
).
11.
D. G. A.
Smith
,
A. T.
Lolinco
,
Z. L.
Glick
,
J.
Lee
,
A.
Alenaizan
,
T. A.
Barnes
,
C. H.
Borca
,
R.
Di Remigio
,
D. L.
Dotson
,
S.
Ehlert
,
A. G.
Heide
,
M. F.
Herbst
,
J.
Hermann
,
C. B.
Hicks
,
J. T.
Horton
,
A. G.
Hurtado
,
P.
Kraus
,
H.
Kruse
,
S. J. R.
Lee
,
J. P.
Misiewicz
,
L. N.
Naden
,
F.
Ramezanghorbani
,
M.
Scheurer
,
J. B.
Schriber
,
A. C.
Simmonett
,
J.
Steinmetzer
,
J. R.
Wagner
,
L.
Ward
,
M.
Welborn
,
D.
Altarawy
,
J.
Anwar
,
J. D.
Chodera
,
A.
Dreuw
,
H. J.
Kulik
,
F.
Liu
,
T. J.
Martínez
,
D. A.
Matthews
,
H. F.
Schaefer
,
J.
Šponer
,
J. M.
Turney
,
L.-P.
Wang
,
N.
De Silva
,
R. A.
King
,
J. F.
Stanton
,
M. S.
Gordon
,
T. L.
Windus
,
C. D.
Sherrill
, and
L. A.
Burns
,
J. Chem. Phys.
155
,
204801
(
2021
).
12.
M. J. T.
Oliveira
,
N.
Papior
,
Y.
Pouillon
,
V.
Blum
,
E.
Artacho
,
D.
Caliste
,
F.
Corsetti
,
S.
de Gironcoli
,
A. M.
Elena
,
A.
García
,
V. M.
García-Suárez
,
L.
Genovese
,
W. P.
Huhn
,
G.
Huhs
,
S.
Kokott
,
E.
Küçükbenli
,
A. H.
Larsen
,
A.
Lazzaro
,
I. V.
Lebedeva
,
Y.
Li
,
D.
López-Durán
,
P.
López-Tarifa
,
M.
Lüders
,
M. A. L.
Marques
,
J.
Minar
,
S.
Mohr
,
A. A.
Mostofi
,
A.
O’Cais
,
M. C.
Payne
,
T.
Ruh
,
D. G. A.
Smith
,
J. M.
Soler
,
D. A.
Strubbe
,
N.
Tancogne-Dejean
,
D.
Tildesley
,
M.
Torrent
, and
V. W.-z.
Yu
,
J. Chem. Phys.
153
,
024117
(
2020
).
13.
M. J.
Frisch
,
G. W.
Trucks
,
H. B.
Schlegel
,
G. E.
Scuseria
,
M. A.
Robb
,
J. R.
Cheeseman
,
G.
Scalmani
,
V.
Barone
,
G. A.
Petersson
,
H.
Nakatsuji
,
X.
Li
,
M.
Caricato
,
A. V.
Marenich
,
J.
Bloino
,
B. G.
Janesko
,
R.
Gomperts
,
B.
Mennucci
,
H. P.
Hratchian
,
J. V.
Ortiz
,
A. F.
Izmaylov
,
J. L.
Sonnenberg
,
D.
Williams-Young
,
F.
Ding
,
F.
Lipparini
,
F.
Egidi
,
J.
Goings
,
B.
Peng
,
A.
Petrone
,
T.
Henderson
,
D.
Ranasinghe
,
V. G.
Zakrzewski
,
J.
Gao
,
N.
Rega
,
G.
Zheng
,
W.
Liang
,
M.
Hada
,
M.
Ehara
,
K.
Toyota
,
R.
Fukuda
,
J.
Hasegawa
,
M.
Ishida
,
T.
Nakajima
,
Y.
Honda
,
O.
Kitao
,
H.
Nakai
,
T.
Vreven
,
K.
Throssell
,
J. A.
Montgomery
, Jr.
,
J. E.
Peralta
,
F.
Ogliaro
,
M. J.
Bearpark
,
J. J.
Heyd
,
E. N.
Brothers
,
K. N.
Kudin
,
V. N.
Staroverov
,
T. A.
Keith
,
R.
Kobayashi
,
J.
Normand
,
K.
Raghavachari
,
A. P.
Rendell
,
J. C.
Burant
,
S. S.
Iyengar
,
J.
Tomasi
,
M.
Cossi
,
J. M.
Millam
,
M.
Klene
,
C.
Adamo
,
R.
Cammi
,
J. W.
Ochterski
,
R. L.
Martin
,
K.
Morokuma
,
O.
Farkas
,
J. B.
Foresman
, and
D. J.
Fox
, Gaussian 16,
Gaussian, Inc.
Wallingford, CT
,
2016
.
14.
T.
Lu
and
Q.
Chen
, “
mwfn: A strict, concise and extensible format for electronic wavefunction storage and exchange
,” chemRxiv (
2022
) https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2021-lt04f-v6.
15.
T. A.
Keith
, “
.wfx format specification
,” (
2014
); available at http://aim.tkgristmill.com/wfxformat.html.
16.
G.
Schaftenaar
and
J. H.
Noordik
,
J. Comput.-Aided Mol. Des.
14
,
123
(
2000
).
17.
P. J.
Knowles
and
N. C.
Handy
,
Comput. Phys. Commun.
54
,
75
(
1989
).
18.
S.
Borini
,
A.
Monari
,
E.
Rossi
,
A.
Tajti
,
C.
Angeli
,
G. L.
Bendazzoli
,
R.
Cimiraglia
,
A.
Emerson
,
S.
Evangelisti
,
D.
Maynau
,
J.
Sanchez-Marin
, and
P. G.
Szalay
,
J. Chem. Inf. Model.
47
,
1271
(
2007
).
19.
A.
Scemama
,
A.
Monari
,
C.
Angeli
,
S.
Borini
,
S.
Evangelisti
, and
E.
Rossi
, in
International Conference on Computational Science and Its Applications (ICCSA 2008)
, Lecture Notes in Computer Science Vol. 5072, edited by
O.
Gervasi
, and
B.
Murgante
(
Springer-Verlag
,
Perugia, Italy
,
2008
), pp.
1094
1107
.
20.
E.
Rossi
,
S.
Evangelisti
,
A.
Laganà
,
A.
Monari
,
S.
Rampino
,
M.
Verdicchio
,
K. K.
Baldridge
,
G. L.
Bendazzoli
,
S.
Borini
,
R.
Cimiraglia
,
C.
Angeli
,
P.
Kallay
,
H. P.
Lüthi
,
K.
Ruud
,
J.
Sanchez-Marin
,
A.
Scemama
,
P. G.
Szalay
, and
A.
Tajti
,
J. Comput. Chem.
35
,
611
(
2014
).
21.
Q.
Koziol
,
D.
Robinson
, and
U. O. of Science
, “
Hdf5
,”
2018
.
22.
R.
Pauncz
,
Int. J. Quantum Chem.
35
,
717
(
1989
).
23.
R.
Bast
, “
Numgrid: Numerical integration grid for molecules
,”
2021
.
24.
J.
Burkardt
, “
Sphere_lebedev_rule: Quadrature rules for the unit sphere
,”
2010
.
25.
G. M. J.
Barca
,
C.
Bertoni
,
L.
Carrington
,
D.
Datta
,
N.
De Silva
,
J. E.
Deustua
,
D. G.
Fedorov
,
J. R.
Gour
,
A. O.
Gunina
,
E.
Guidez
,
T.
Harville
,
S.
Irle
,
J.
Ivanic
,
K.
Kowalski
,
S. S.
Leang
,
H.
Li
,
W.
Li
,
J. J.
Lutz
,
I.
Magoulas
,
J.
Mato
,
V.
Mironov
,
H.
Nakata
,
B. Q.
Pham
,
P.
Piecuch
,
D.
Poole
,
S. R.
Pruitt
,
A. P.
Rendell
,
L. B.
Roskop
,
K.
Ruedenberg
,
T.
Sattasathuchana
,
M. W.
Schmidt
,
J.
Shen
,
L.
Slipchenko
,
M.
Sosonkina
,
V.
Sundriyal
,
A.
Tiwari
,
J. L.
Galvez Vallejo
,
B.
Westheimer
,
M.
Włoch
,
P.
Xu
,
F.
Zahariev
, and
M. S.
Gordon
,
J. Chem. Phys.
152
,
154102
(
2020
).
26.
J. R.
Trail
and
R. J.
Needs
,
J. Chem. Phys.
146
,
204107
(
2017
).
27.
R.
Pauncz
,
Int. J. Quantum Chem.
25
,
707
(
1984
).
28.
C. J.
Umrigar
,
C.
Filippi
,
S.
Moroni
, et al., “
Cornell-Holland ab-initio materials package (CHAMP)
,” https://www.utwente.nl/en/tnw/ccp/research/CHAMP/ (2023), accessed April 2023.
29.
A. D.
Güçlü
,
G. S.
Jeon
,
C. J.
Umrigar
, and
J. K.
Jain
,
Phys. Rev. B
72
,
205327
(
2005
).
30.
E.
Giner
,
J. Chem. Phys.
154
,
084119
(
2021
).
31.
J.
Liu
,
Q.
Koziol
,
G. F.
Butler
,
N.
Fortner
,
M.
Chaarawi
,
H.
Tang
,
S.
Byna
,
G. K.
Lockwood
,
R.
Cheema
,
K. A.
Kallback-Rose
,
D.
Hazen
, and
M.
Prabhat
, in
2018 IEEE/ACM 3rd International Workshop on Parallel Data Storage and Data Intensive Scalable Computing Systems (PDSW-DISCS)
(
IEEE
,
2018
), pp.
24
34
.
32.
33.
D. M.
Beazley
, in
TCLTK’96: Proceedings of the 4th conference on USENIX Tcl/Tk Workshop, 1996
(
USENIX Association
,
1996
), Vol. 4, p.
15
.
34.
C. R.
Harris
,
K. J.
Millman
,
S. J.
van der Walt
,
R.
Gommers
,
P.
Virtanen
,
D.
Cournapeau
,
E.
Wieser
,
J.
Taylor
,
S.
Berg
,
N. J.
Smith
,
R.
Kern
,
M.
Picus
,
S.
Hoyer
,
M. H.
van Kerkwijk
,
M.
Brett
,
A.
Haldane
,
J. F.
del Río
,
M.
Wiebe
,
P.
Peterson
,
P.
Gérard-Marchant
,
K.
Sheppard
,
T.
Reddy
,
W.
Weckesser
,
H.
Abbasi
,
C.
Gohlke
, and
T. E.
Oliphant
,
Nature
585
,
357
(
2020
).
35.
E.
Schulte
,
D.
Davison
,
T.
Dye
, and
C.
Dominik
,
J. Stat. Soft.
46
,
1
(
2012
).
36.
S.
Leonard
, “
The text/markdown media type
,” RFC 7763 (
2016
).
37.
T.
Bray
, “
The JavaScript Object Notation (JSON) data interchange format
,” RFC 8259 (
2017
).
38.
F.
Pezoa
,
J. L.
Reutter
,
F.
Suarez
,
M.
Ugarte
, and
D.
Vrgoč
, in
WWW’16: Proceedings of the 25th International Conference on World Wide Web (International World Wide Web Conferences Steering Committee
(
Republic and Canton of Geneva, CHE
,
2016
), pp.
263
273
.
39.
L.
Courtès
,
European Lisp Symposium
,
Madrid, Spain
,
2013
.
40.
T.
Gamblin
,
M.
LeGendre
,
M. R.
Collette
,
G. L.
Lee
,
A.
Moody
,
B. R.
de Supinski
, and
S.
Futral
,
SC’15: Proceedings of the International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis
(
Association for Computing Machinery
,
New York, NY
,
2015
), pp.
1
12
.
41.
conda-forge community
, “
The conda-forge project: Community-based software distribution built on the conda package format and ecosystem
,”
2015
.
42.
R. C.
Seacord
,
The CERTⓇ C Coding Standard, Second Edition: 98 Rules for Developing Safe, Reliable, and Secure Systems
(
Addison-Wesley Professional
,
Boston, MA
,
2014
).
43.
Cppcheck - A tool for static C/C++ code analysis
,” https://cppcheck.sourceforge.io/ (2023), accessed April 2023.
44.
TREXIO tools
,” https://github.com/TREX-CoE/trexio_tools (2022), accessed April 2023.
45.
Q.
Sun
,
X.
Zhang
,
S.
Banerjee
,
P.
Bao
,
M.
Barbry
,
N. S.
Blunt
,
N. A.
Bogdanov
,
G. H.
Booth
,
J.
Chen
,
Z.-H.
Cui
,
J. J.
Eriksen
,
Y.
Gao
,
S.
Guo
,
J.
Hermann
,
M. R.
Hermes
,
K.
Koh
,
P.
Koval
,
S.
Lehtola
,
Z.
Li
,
J.
Liu
,
N.
Mardirossian
,
J. D.
McClain
,
M.
Motta
,
B.
Mussard
,
H. Q.
Pham
,
A.
Pulkin
,
W.
Purwanto
,
P. J.
Robinson
,
E.
Ronca
,
E. R.
Sayfutyarova
,
M.
Scheurer
,
H. F.
Schurkus
,
J. E. T.
Smith
,
C.
Sun
,
S.-N.
Sun
,
S.
Upadhyay
,
L. K.
Wagner
,
X.
Wang
,
A.
White
,
J. D.
Whitfield
,
M. J.
Williamson
,
S.
Wouters
,
J.
Yang
,
J. M.
Yu
,
T.
Zhu
,
T. C.
Berkelbach
,
S.
Sharma
,
A. Y.
Sokolov
, and
G. K.-L.
Chan
,
J. Chem. Phys.
153
,
024109
(
2020
).
46.
Y.
Garniron
,
T.
Applencourt
,
K.
Gasperich
,
A.
Benali
,
A.
Ferté
,
J.
Paquier
,
B.
Pradines
,
R.
Assaraf
,
P.
Reinhardt
,
J.
Toulouse
,
P.
Barbaresco
,
N.
Renon
,
G.
David
,
J.-P.
Malrieu
,
M.
Véril
,
M.
Caffarel
,
P.-F.
Loos
,
E.
Giner
, and
A.
Scemama
,
J. Chem. Theory Comput.
15
,
3591
(
2019
).
47.
A.
Scemama
,
M.
Caffarel
,
E.
Oseret
, and
W.
Jalby
,
J. Comput. Chem.
34
,
938
(
2013
).
48.
K.
Nakano
,
C.
Attaccalite
,
M.
Barborini
,
L.
Capriotti
,
M.
Casula
,
E.
Coccia
,
M.
Dagrada
,
C.
Genovese
,
Y.
Luo
,
G.
Mazzola
,
A.
Zen
, and
S.
Sorella
,
J. Chem. Phys.
152
,
204121
(
2020
).
49.
K.
Guther
,
R. J.
Anderson
,
N. S.
Blunt
,
N. A.
Bogdanov
,
D.
Cleland
,
N.
Dattani
,
W.
Dobrautz
,
K.
Ghanem
,
P.
Jeszenszki
,
N.
Liebermann
,
G. L.
Manni
,
A. Y.
Lozovoi
,
H.
Luo
,
D.
Ma
,
F.
Merz
,
C.
Overy
,
M.
Rampp
,
P. K.
Samanta
,
L. R.
Schwarz
,
J. J.
Shepherd
,
S. D.
Smart
,
E.
Vitale
,
O.
Weser
,
G. H.
Booth
, and
A.
Alavi
,
J. Chem. Phys.
153
,
034107
(
2020
).
50.
K.
Pernal
,
M.
Hapka
,
M.
Przybytek
,
M.
Modrzejewski
, and
A.
Sokół
, “
GAMMCOR code
.”
51.
B.
Jeziorski
,
R.
Moszynski
, and
K.
Szalewicz
,
Chem. Rev.
94
,
1887
(
1994
).
52.
M.
Hapka
,
M.
Przybytek
, and
K.
Pernal
,
J. Chem. Theory Comput.
17
,
5538
(
2021
).
53.
M.
Caffarel
,
J. Chem. Phys.
151
,
064101
(
2019
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.