O que é a Quantum Electronics?

No campo da eletrônica quântica, os cientistas estudam a interação da radiação e da matéria no nível quântico. Utilizando conhecimentos da eletrônica e da física, os cientistas deste campo fizeram muitos avanços na óptica e na física do rádio. Máquinas como a amplificação de luz por emissão estimulada de radiação (laser) e a amplificação de microondas por emissão estimulada de radiação (maser) são particularmente úteis no campo da eletrônica quântica.

A teoria quântica é aceita pelos cientistas como a teoria básica da física que unifica todos os dispositivos físicos. Como tal, qualquer dispositivo eletrônico pode ser considerado um dispositivo eletrônico quântico. A maioria dos cientistas, no entanto, entende que os dispositivos eletrônicos quânticos são apenas aqueles que estimulam as transições entre os níveis de energia quântica. Lasers e masers são os principais dispositivos usados ​​na eletrônica quântica, pois cada um deles concentra energia em um feixe apertado e focado. Transistores e supercondutores podem usar os princípios da mecânica quântica, mas geralmente não são considerados dispositivos eletrônicos quânticos.

Na eletrônica quântica, as transições entre os níveis de energia quântica são de particular importância. Átomos, moléculas e outros sistemas quânticos contêm partículas excitadas. Esses sistemas podem conter apenas determinadas quantidades de energia estritamente definidas. Quando um sistema emite radiação eletromagnética, na forma de luz ou ondas de rádio, ele passa de um nível de energia mais alto para um mais baixo. Lasers e masers podem ser usados ​​para excitar esses átomos ou moléculas em estados mais altos de energia.

Os lasers são um dos principais dispositivos usados ​​na eletrônica quântica. Essas máquinas irradiam ondas de luz em um feixe focalizado dentro de uma faixa estreita de radiação. Isso torna a luz que um laser emite monocromática, enquanto a maioria das fontes de luz emite várias cores de luz, mesmo que a luz pareça aos olhos conter apenas uma cor.

Os lasers são importantes tanto na pesquisa quanto na solução de problemas práticos. A luz de um laser não difunde calor e não possui carga elétrica. Um laser pode operar dentro de gases corrosivos e no vácuo. Eles são úteis na medição de distância com grande precisão, comunicações ópticas e fusão termonuclear.

Outra ferramenta comumente usada na eletrônica quântica é o maser. Esses dispositivos emitem radiação de microondas em um feixe focalizado. A frequência dessas microondas é estável e não se deteriora tão rapidamente quanto as microondas padrão. A aplicação desta máquina permite que torres de comunicação que emitem ondas sonoras na faixa de radiação de microondas enviem informações a grandes distâncias com pouca distorção.