Počítačová fyzika II

Tento učebný text je určený pre študentov magisterského štúdia a nadväzuje na kurz Počítačová fyzika I študovaného na bakalárskom stupni. Obsah učebného textu Počítačová fyzika II sa zameriava na stochastické metódy riešenia fyzikálnych problémov, hlavne na Monte Carlo (MC) simulácie mnoho-časticových systémov. Zameranie sa na tento výpočtovo intenzívny prístup je motivovaný postupným zvyšovaním výpočtových kapacít bežných počítačov ako aj zavádzaním vysoko-výkonných výpočtových klastrov (tzv. high-performance computing). To viedlo k výraznému progresu vo vývoji nových simulačných techník, vďaka čomu MC simulácie našli uplatnenie v rôznych oblastiach výskumu a aplikačnej praxe. Vzhľadom na výskumné zameranie pracoviska sa tento text zvlášť venuje prezentácií základných aj pokročilejších MC simulačných techník aplikovaných na jednoduchý Isingov spinový model za účelom skúmania jeho magnetických, termodynamických a kritických vlastnosti. Ďalšia časť je venovaná MC simuláciám náhodných procesov. Zameriava sa na najjednoduchší ale aj najzakladanejší proces náhodnej prechádzky a demonštruje aj jeho aplikácie vo finančnej analýze a na riešenie kvantového systému opísaného časovo-závislou Schrödingerovou rovnicou. Posledná časť je venovaná základom molekulovej dynamiky, aplikovanej na simulovanie klasického pohybu atómov v danom silovom poli. Zvládnutím problematiky tohto kurzu získajú študenti možný nástroj na vypracovanie svojich diplomových prác, poprípade metodiku užitočnú pre ich ďalšiu vedecko-výskumnú prax v oblasti skúmania komplexných systémov. Odprednášaná problematika je následne precvičovaná formou vypracovania projektov implementovaných vo voľne šíriteľnom softvéri Octave, ktorý je nenáročný na programovacie schopnosti užívateľa a s ktorým sa študenti majú možnosť oboznámiť v predchádzajúcom štúdiu.