物质科学研究中的计算和模拟，主要是通过计算手段来研究和模拟微观量子世界的物理过程，计算材料的物性，探索微观多体系统的规律，预测材料的结构和性质及其相互关系，为新型材料的 开发和应用、新型信息的存储和传输方式、新型能源的利用手段等提供科学的依据。它是一个以物质科学研究为主要对象的多学科交叉、跨领域的研究方向，涉及到材料、能源、信息、生物、环境等领域，及物理、数学、化学、生物、计算机科学等学科。该领域的最终目的是有机地运用计算机系统和计算方法来解决一系列多机构、多尺度、多层次和多领域的实际物质模拟科学问题。物质科学研究中的计算和模拟，不仅可以作为理论的一部分被用来验证和解释实验发现，而且它本身就是一种实验被用来检验理论模型的正确性，为基本理论的研究和发展提供巨大的支持， 为各种实验提供强大的指导作用；同时，在越来越多情况下，它被直接用来取代实验，前瞻性的模拟各种实验中不易达到的实验条件（如：对高温高压等极端条件下的模拟），预测各种新型 量子现象，节省大量的实验经费和时间，在当代物质科学领域的研究中起到了不可替代的作用， 对新型材料与新技术的诞生产生重大影响，对国防建设做出重要贡献。为了进一步促进该领域的发展，同时配合科学院知识创新工程的建设及物理所长远发展规划， 于2005年2月成立量子模拟科学中心（Center for Quantum Simulation Sciences）。