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本文针对量子动力学理论研究中并行算法问题,发展了Shepard插值方法的计算势能的GPU算法；研究了范德华体系振转光谱的束缚态理论计算的MPI/OpenMP并行算法；研究了X+NH3反应的七维量子动力学理论方法和MPI/OpenMP并行算法,并应用于研究Cl (2P)+NH3/ND3反应。本论文的研究工作如下：1.采用改进的Shepard插值方法构造的势能面被广泛用于化学反应动力学研究,这种构造方法通过对从头算数据点进行插值来获得任意构型的能量,采用该方法构造的势能面精度高,能够更精准地研究化学反应动力学。但是在实际运用中,插值势能面计算量大,从而限制了该方法的应用。本工作基于GPU的强大计算能力和高度并行性特点,发展采用Shepard插值方法计算势能的GPU新算法。并以H+H2O? H2+OH, H+NH3?H2NH2,H+CH4?H2+CH3这3个反应的势能面为例对算法进行验证,发现GPU算法相对CPU算法具有明显的优越性,并且GPU加速比随着体系增大而增大,随着数据点增加而增加。2.范德华体系振转光谱的束缚态理论计算需求精确求解Schrodinger方程,由于体系的波函数展开为各个坐标基函数的乘积,所以体系基函数的大小随原子数增加呈指数增加,计算时间和内存需求也随之增加。需要应用并行化计算方案使计算得以实现。我们针对线性分子-线性分子组成的范德华体系振转光谱的理论研究,开发了束缚态计算的并行算法,采用节点间采用MPI和节点内采用OpenMP的并行方案,并针对N2O-N2O体系验证了该并行算法,结果显示计算效率明显提高,加速比是1.67倍到8.6倍。3. Cl+NH3在过渡态前后都有较深的势阱,对量子动力学理论计算提出了挑战。在动力学计算中,我们采用X+YCZ2类型的七维量子动力学模型,其中不参与反应的NH2基团在反应过程中保持不变,采用该模型我们对Cl+NH3和Cl+ND3两个反应进行了研究,计算结果显示Cl+NH3和Cl+ND3有相似的动力学行为,而且反应几率都是非常小,与实验观测一致。由于该反应Cl+ND3比较复杂,Cl原子有较重的质量,因此,基函数大小为3.175*109,势能格点的数目为3.78*1010,传播时间为是25000a.u,是当前量子动力学研究中计算量最大的工作之一。