¿Qué es la electrónica cuántica?

En el campo de la electrónica cuántica, los científicos estudian la interacción de la radiación y la materia a nivel cuántico. Utilizando el conocimiento de la electrónica y la física, los científicos en este campo han hecho muchos avances en óptica y radio física. Máquinas como la amplificación de luz por emisión estimulada de radiación (láser) y la amplificación de microondas por emisión estimulada de radiación (maser) son particularmente útiles en el campo de la electrónica cuántica.

La teoría cuántica es aceptada por los científicos como la teoría básica de la física que unifica todos los dispositivos físicos. Como tal, cualquier dispositivo electrónico puede considerarse un dispositivo electrónico cuántico. Sin embargo, la mayoría de los científicos entienden que los dispositivos electrónicos cuánticos son solo aquellos dispositivos que estimulan las transiciones entre los niveles de energía cuántica. Los láseres y los másers son los principales dispositivos utilizados en la electrónica cuántica, ya que cada uno de estos enfoca la energía en un haz ajustado y enfocado. Los transistores y superconductores pueden usar los principios de la mecánica cuántica, pero no suelen considerarse dispositivos electrónicos cuánticos.

En electrónica cuántica, las transiciones entre niveles de energía cuántica son de particular importancia. Los átomos, las moléculas y otros sistemas cuánticos contienen partículas excitadas. Estos sistemas solo pueden contener ciertas cantidades de energía estrictamente definidas. Cuando un sistema emite radiación electromagnética, en forma de luz u ondas de radio, pasa de un nivel de energía más alto a uno más bajo. Los láseres y los maseros se pueden usar para excitar estos átomos o moléculas en estados más altos de energía.

Los láseres son uno de los principales dispositivos utilizados en la electrónica cuántica. Estas máquinas irradian ondas de luz en un haz enfocado dentro de un rango estrecho de radiación. Esto hace que la luz que emite un láser sea monocromática, mientras que la mayoría de las fuentes de luz emiten múltiples colores de luz, incluso si la luz parece contener solo un color.

Los láseres son importantes tanto en la investigación como en la resolución de problemas prácticos. La luz de un láser no difunde el calor y carece de carga eléctrica. Un láser puede funcionar dentro de gases corrosivos y en el vacío. Son útiles para medir distancias con gran precisión, comunicaciones ópticas y fusión termonuclear.

Otra herramienta que se usa comúnmente en electrónica cuántica es el maser. Estos dispositivos emiten radiación de microondas en un haz enfocado. La frecuencia de estas microondas es estable y no se deteriora tan fácilmente como lo hacen las microondas estándar. La aplicación de esta máquina permite que las torres de comunicación que emiten ondas de sonido en el rango de radiación de microondas envíen información a grandes distancias con poca distorsión.