Výpočetní fyzika je věda, která studuje numerické algoritmy pro řešení fyzikálních problémů , pro které již byla vyvinuta kvantitativní teorie. Obvykle považován za odvětví teoretické fyziky , ale některé[ kdo? ] považovat ji za přechodnou větev mezi teoretickou a experimentální fyzikou .
Fyzici mají často velmi přesné matematické teorie, které popisují chování systémů. Často se stává, že ab initio řešení teoretických rovnic za účelem získání užitečných předpovědí je nepraktické. To platí zejména v kvantové mechanice , která má pouze několik jednoduchých modelů, které umožňují uzavřená analytická řešení. V případech, kdy lze rovnice řešit pouze přibližně, se často používají výpočetní metody.
Numerické metody jsou nyní základní složkou moderního výzkumu ve fyzice urychlovačů , astrofyzice , mechanice tekutin a plynů , teorii mřížkového pole/teorii mřížkových měřidel (zejména mřížkové kvantové chromodynamiky ), fyzice plazmatu (včetně modelování plazmatu), fyzice pevných látek a fyzice měkkých Kondenzovaná hmota . Výpočetní fyzika pevných látek například používá k výpočtu vlastností pevných látek teorii funkcionálu hustoty , což je metoda podobná té, kterou používají chemici ke studiu molekul.
Mnoho numerických metod používaných ve výpočetní fyzice je již poměrně dobře vyvinuto, nicméně v procesu výpočtu fyzikálních vlastností simulovaných systémů může být nutné řešit obecnější numerické a analytické problémy. Všechny tyto metody zahrnují (ale nejsou omezeny na):
Výpočetní fyzika také zahrnuje úpravu softwarové a hardwarové struktury pro řešení problémů. Přístupy k řešení problémů jsou často velmi náročné na výpočetní výkon nebo úložný prostor.