Un físico cuántico estudia las leyes físicas que rigen los objetos atómicos y subatómicos. Estos físicos han realizado una serie de innovadores experimentos que han revolucionado nuestra comprensión del comportamiento y la naturaleza de la materia misma. Si bien la investigación y la experimentación están en el centro del trabajo de un físico cuántico, el puesto a menudo implica afiliación a un colegio o universidad, y esa afiliación puede requerir que el físico también enseñe clases. Además, un físico cuántico a menudo debe participar en la solicitud de subvenciones y participar en el proceso de publicación, incluida la redacción de documentos y la revisión por pares de la investigación de otros físicos.
La mecánica cuántica implica el movimiento y el comportamiento de partículas subatómicas y otros objetos. Se convirtió en un campo establecido de investigación científica en el siglo XX con el descubrimiento de que las partículas elementales no se comportan de acuerdo con las leyes de Newton, que describen el comportamiento de los objetos más grandes. Los objetos atómicos y subatómicos se comportan de manera altamente impredecible y probabilística. Este comportamiento está en marcado contraste con el comportamiento de objetos grandes, como vehículos o incluso planetas. Un físico cuántico estudia las probabilidades que describen el comportamiento subatómico.
La experimentación en mecánica cuántica, que es mucho de lo que ocupa el tiempo de un físico cuántico, puede ser extremadamente difícil. Por ejemplo, el confinamiento del color es un fenómeno que ocurre a nivel subatómico. Los hadrones están compuestos de quarks, una unidad básica de materia, y cada quark adquiere un «color» particular que denota su carga de campo cuando se observa. Uno de los primeros experimentos en mecánica cuántica reveló que un quark y su compañero en el hadron toman el mismo «color» sin importar qué tan separadas estén las partículas entre sí. Esto complica cualquier intento de observar directamente tales partículas.
Para los físicos cuánticos, mucha investigación y estudio involucra hipótesis derivadas de un marco lógico, matemático o referencial. Al igual que con los experimentos físicos, gran parte de la investigación teórica es realizada por equipos de físicos y matemáticos. Es raro que un físico cuántico trabaje independientemente.
Los físicos cuánticos publican regularmente en revistas científicas que se centran en su campo particular. Muchas universidades contratarán físicos bien publicados para realizar investigaciones en el programa de la universidad e instruir a los estudiantes universitarios en cursos de pregrado o posgrado. La estructura de la universidad también puede requerir que el físico solicite y gane fondos de investigación de una agencia gubernamental o de un fondo privado y continúe publicando en el campo de la física cuántica.