La physique informatique est un domaine qui utilise à la fois des formules physiques existantes et des algorithmes numériques pour effectuer des calculs à grande échelle avec des ordinateurs qui seraient extrêmement longs et fastidieux à effectuer à la main. Il s’agit essentiellement d’une branche de la physique qui s’intéresse à la création de modèles et de solutions mathématiques à l’aide d’ordinateurs et de programmation. Les modèles mathématiques que les physiciens cherchent à créer impliquent souvent de grandes quantités d’informations qui nécessitent des ordinateurs très puissants pour être traités.
La classification exacte de la physique computationnelle dans le domaine global de la physique est souvent débattue. Certains la considèrent comme une branche de la physique théorique, car elle a tendance à être impliquée dans des domaines de la physique encore profondément théoriques avec peu de support expérimental solide. D’autres pensent qu’il devrait être considéré comme une branche de la physique expérimentale, car les données utilisées proviennent généralement d’expériences. Pour la plupart, cependant, les scientifiques conviennent qu’il se situe quelque part entre les deux disciplines et qu’il comporte à la fois des composants théoriques et expérimentaux.
La physique moderne s’appuie fortement sur les ordinateurs pour résoudre une grande partie des aspects mathématiques complexes des expériences et des théories. Les domaines de la physique tels que l’astrophysique, la mécanique des fluides et la physique des accélérateurs dépendent tous deux de la programmation et du calcul. En physique des accélérateurs, par exemple, les ordinateurs doivent surveiller, enregistrer et analyser de grandes quantités d’informations chaque fois que des particules entrent en collision dans un accélérateur de particules. La physique informatique de l’état solide tente de découvrir le lien entre les propriétés atomiques des solides et leurs propriétés à grande échelle en analysant de grandes quantités d’informations sur les solides au niveau moléculaire.
Il existe de nombreuses autres tâches résolues par le calcul qui peuvent être vaguement regroupées dans le domaine de la physique computationnelle. Souvent, des tâches telles que la résolution d’équations différentielles et intégrales ou l’évaluation de très grandes matrices sont utilisées pour effectuer des calculs sur des systèmes physiques. Ces tâches pourraient facilement être classées soit comme des mathématiques pures, c’est-à-dire des mathématiques effectuées uniquement pour le plaisir des mathématiques. Cependant, lorsqu’elles sont effectuées pour discerner des informations liées à la physique, elles peuvent tout aussi bien tomber dans la catégorie de la physique computationnelle.
De nombreux collèges proposent des cours de physique informatique, bien que tout enseignement pré-collégial dans le domaine soit rare. Les cours collégiaux d’introduction tendent à enseigner les principes de base de la programmation et la façon de les appliquer à des problèmes liés à la physique. Les cours ultérieurs, souvent enseignés au niveau des études supérieures, enseignent comment manipuler et résoudre de gros problèmes constitués de grandes quantités de données grâce à l’utilisation d’algorithmes et de pratiques de programmation avancées.