ควอนตัมอิเล็กทรอนิกส์คืออะไร?

ในสาขาอิเล็กทรอนิกส์ควอนตัมนักวิทยาศาสตร์ศึกษาปฏิสัมพันธ์ของรังสีและสสารในระดับควอนตัมการใช้ความรู้จากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และฟิสิกส์นักวิทยาศาสตร์ในสาขานี้ได้สร้างความก้าวหน้าหลายอย่างในทัศนศาสตร์และฟิสิกส์วิทยุเครื่องจักรเช่นการขยายแสงโดยการกระตุ้นการปล่อยรังสี (เลเซอร์) และการขยายไมโครเวฟโดยการกระตุ้นการปล่อยรังสี (Maser) มีประโยชน์อย่างยิ่งในสาขาอิเล็กทรอนิกส์ควอนตัม

ทฤษฎีควอนตัมได้รับการยอมรับโดยนักวิทยาศาสตร์ฟิสิกส์ที่รวมอุปกรณ์ทางกายภาพทั้งหมดเข้าด้วยกันดังนั้นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ อาจถูกพิจารณาว่าเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควอนตัมอย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เข้าใจอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควอนตัมเป็นเพียงอุปกรณ์เหล่านั้นที่กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงระหว่างระดับพลังงานควอนตัมเลเซอร์และ Masers เป็นอุปกรณ์หลักที่ใช้ในควอนตัมอิเล็กทรอนิกส์เนื่องจากแต่ละเหล่านี้มุ่งเน้นพลังงานไปสู่ลำแสงที่แน่นและโฟกัสทรานซิสเตอร์และตัวนำยิ่งยวดอาจใช้หลักการของกลศาสตร์ควอนตัม แต่มักจะไม่ได้รับการพิจารณาว่าเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควอนตัม

ในควอนตัมอิเล็กทรอนิกส์การเปลี่ยนระหว่างระดับพลังงานควอนตัมนั้นมีการนำเข้าเป็นพิเศษอะตอมโมเลกุลและระบบควอนตัมอื่น ๆ มีอนุภาคที่ตื่นเต้นระบบเหล่านี้สามารถมีปริมาณพลังงานที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดเท่านั้นเมื่อระบบให้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปแบบของแสงหรือคลื่นวิทยุมันจะเคลื่อนที่จากระดับพลังงานที่สูงขึ้นไปสู่ระดับที่ต่ำกว่าเลเซอร์และ Masers สามารถใช้เพื่อกระตุ้นอะตอมหรือโมเลกุลเหล่านี้ให้อยู่ในสถานะพลังงานที่สูงขึ้น

เลเซอร์เป็นหนึ่งในอุปกรณ์หลักที่ใช้ในควอนตัมอิเล็กทรอนิกส์เครื่องเหล่านี้เปล่งคลื่นแสงในลำแสงโฟกัสภายในระยะแคบของรังสีสิ่งนี้ทำให้แสงที่เลเซอร์ปล่อยโมโนโครมออกมาในขณะที่แหล่งกำเนิดแสงส่วนใหญ่ปล่อยแสงหลายสีแม้ว่าแสงจะปรากฏขึ้นที่ดวงตามีเพียงสีเดียว

เลเซอร์มีความสำคัญทั้งในการวิจัยและการแก้ปัญหาการปฏิบัติแสงจากเลเซอร์ไม่กระจายความร้อนและขาดประจุไฟฟ้าเลเซอร์สามารถทำงานภายในก๊าซกัดกร่อนและในสุญญากาศพวกเขามีประโยชน์ในการวัดระยะทางด้วยความแม่นยำที่ยอดเยี่ยมการสื่อสารทางแสงและฟิวชั่นเทอร์โมนิวเคลียร์

เครื่องมืออื่นที่ใช้กันทั่วไปในควอนตัมอิเล็กทรอนิกส์คือ Maserอุปกรณ์เหล่านี้ปล่อยรังสีไมโครเวฟในลำแสงที่มุ่งเน้นความถี่ของไมโครเวฟเหล่านี้มีความเสถียรและไม่ลดลงอย่างที่ไมโครเวฟมาตรฐานทำแอปพลิเคชันของเครื่องนี้ช่วยให้หอสื่อสารที่ปล่อยคลื่นเสียงในช่วงรังสีไมโครเวฟเพื่อส่งข้อมูลในระยะทางไกลโดยมีการบิดเบือนเล็กน้อย