量子エレクトロニクスとは？

量子エレクトロニクスの分野では、科学者は量子レベルで放射線と物質の相互作用を研究しています。 電子工学と物理学の知識を活用して、この分野の科学者は光学と電波物理学で多くの進歩を遂げました。 放射の誘導放出による光増幅（レーザー）や放射の誘導放出によるマイクロ波増幅（メーザー）などの機械は、量子エレクトロニクスの分野で特に有用です。

量子理論は、すべての物理的デバイスを統合する物理学の基本理論であると科学者に受け入れられています。 そのため、電子デバイスはすべて量子電子デバイスと見なすことができます。 しかし、ほとんどの科学者は、量子電子デバイスが量子エネルギーレベル間の遷移を刺激するデバイスのみであると理解しています。 レーザーとメーザーは量子エレクトロニクスで使用される主要なデバイスです。これらはそれぞれ、エネルギーをタイトで集束したビームに集束します。 トランジスタと超伝導体は量子力学の原理を使用する場合がありますが、通常は量子電子デバイスとは見なされません。

量子エレクトロニクスでは、量子エネルギーレベル間の遷移が特に重要です。 原子、分子、その他の量子システムには励起粒子が含まれています。 これらのシステムには、特定の厳密に定義されたエネルギー量のみを含めることができます。 システムが光または電波の形で電磁放射を放つとき、システムはより高いエネルギーレベルからより低いエネルギーレベルに移動します。 レーザーとメーザーを使用して、これらの原子または分子をより高いエネルギー状態に励起できます。

レーザーは、量子エレクトロニクスで使用される主要なデバイスの1つです。 これらのマシンは、狭い範囲の放射内で集束ビームで光波を放射します。 これにより、レーザーが単色で発光する光が生成されますが、ほとんどの光源は、目には1色しか含まれていないように見えても、複数の色の光を放射します。

レーザーは、研究と実用的な問題の解決の両方で重要です。 レーザーからの光は熱を拡散せず、電荷がありません。 レーザーは、腐食性ガス内および真空内で動作できます。 それらは、精度の高い距離測定、光通信、熱核融合に役立ちます。

量子エレクトロニクスで一般的に使用される別のツールはメーザーです。 これらのデバイスは、集束ビームでマイクロ波放射を放出します。 これらのマイクロ波の周波数は安定しており、標準的なマイクロ波ほど劣化しません。 このマシンのアプリケーションにより、マイクロ波放射範囲の音波を放射する通信塔は、歪みの少ない長距離で情報を送信できます。