Dans le domaine de l’électronique quantique, les scientifiques étudient l’interaction du rayonnement et de la matière au niveau quantique. En utilisant les connaissances de l’électronique et de la physique, les scientifiques dans ce domaine ont fait de nombreux progrès en optique et en radiophysique. Des machines telles que l’amplification lumineuse par émission stimulée de rayonnement (laser) et l’amplification micro-ondes par émission stimulée de rayonnement (maser) sont particulièrement utiles dans le domaine de l’électronique quantique.
La théorie quantique est acceptée par les scientifiques comme la théorie de base de la physique qui unifie tous les appareils physiques. En tant que tel, tout appareil électronique peut être considéré comme un appareil électronique quantique. La plupart des scientifiques, cependant, comprennent que les dispositifs électroniques quantiques ne sont que des dispositifs qui stimulent les transitions entre les niveaux d’énergie quantique. Les lasers et les masers sont les principaux dispositifs utilisés en électronique quantique, car chacun d’eux concentre l’énergie dans un faisceau concentré et serré. Les transistors et les supraconducteurs peuvent utiliser les principes de la mécanique quantique, mais ils ne sont généralement pas considérés comme des dispositifs électroniques quantiques.
En électronique quantique, les transitions entre les niveaux d’énergie quantique sont particulièrement importantes. Les atomes, molécules et autres systèmes quantiques contiennent des particules excitées. Ces systèmes ne peuvent contenir que certaines quantités d’énergie strictement définies. Lorsqu’un système émet un rayonnement électromagnétique, sous forme de lumière ou d’ondes radio, il passe d’un niveau d’énergie supérieur à un niveau inférieur. Les lasers et les masers peuvent être utilisés pour exciter ces atomes ou molécules dans des états d’énergie plus élevés.
Les lasers sont l’un des principaux dispositifs utilisés en électronique quantique. Ces machines émettent des ondes lumineuses dans un faisceau focalisé dans une plage de rayonnement étroite. Cela rend la lumière émise par un laser monochromatique, alors que la plupart des sources lumineuses émettent plusieurs couleurs de lumière, même si la lumière semble ne contenir qu’une seule couleur.
Les lasers sont importants à la fois dans la recherche et dans la résolution de problèmes pratiques. La lumière d’un laser ne diffuse pas de chaleur et n’a pas de charge électrique. Un laser peut fonctionner dans des gaz corrosifs et dans le vide. Ils sont utiles pour mesurer la distance avec une grande précision, les communications optiques et la fusion thermonucléaire.
Un autre outil couramment utilisé en électronique quantique est le maser. Ces appareils émettent un rayonnement micro-ondes dans un faisceau focalisé. La fréquence de ces micro-ondes est stable et ne se détériore pas aussi facilement que les micro-ondes standard. L’application de cette machine permet aux tours de communication qui émettent des ondes sonores dans la gamme des rayonnements micro-ondes d’envoyer des informations sur de grandes distances avec peu de distorsion.