Quantum electrodynamics (QED) เป็นทฤษฎีสนามควอนตัมอธิบายว่าอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้ามีปฏิกิริยาต่อกันอย่างไรผ่านการแลกเปลี่ยนโฟตอน (แสง "ควอนตั้ม" หรือแสงเล็ก ๆ น้อย ๆ ) โฟตอนและการโต้ตอบใน QED จึงแพร่กระจายด้วยความเร็วแสง QED ถูกเรียกว่าทฤษฎีมาตรวัดโดยมีสนามมาตรวัดที่ระบุทางคณิตศาสตร์ซึ่งแสดงถึงแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ทฤษฎีนี้ยังอธิบายเกี่ยวกับแม่เหล็กในขณะที่สนามแม่เหล็กและกระแสไฟฟ้าเป็นสองอาการของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าเดียวกัน
ทฤษฎีของ QED เป็นหนึ่งในทฤษฎีที่ผ่านการตรวจสอบมากที่สุดในโลกบางครั้งให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำถึงสิบตำแหน่งทศนิยมและเป็นทฤษฎีสนามควอนตัมแรกที่เรียกว่าสอดคล้องและสมบูรณ์ การทำนายหนึ่งคำจาก QED พบว่ามีความแม่นยำสูงถึง 0.0038 ชิ้นส่วนต่อล้านอาจเป็นคำทำนายที่แม่นยำและแม่นยำที่สุดเท่าที่เคยมีมา การคำนวณโซลูชันที่ถูกต้องกับพฤติกรรมของระบบที่มีส่วนต่าง ๆ หรือวงโคจรอิเล็กตรอนที่ใหญ่ขึ้นนั้นยากขึ้นมากเมื่อจำนวนของส่วนประกอบเพิ่มขึ้นด้วยการคำนวณบางอย่างที่ต้องใช้เวลาหลายสิบปีในการคำนวณและตรวจสอบ
จากพลังธรรมชาติทั้งสี่ - แม่เหล็กไฟฟ้า, พลังนิวเคลียร์ที่อ่อนแอ, พลังนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งและแรงโน้มถ่วง - แม่เหล็กไฟฟ้าอาจเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการอธิบายอย่างจริงจังแม้ว่าการอธิบายว่านักวิทยาศาสตร์ใช้เวลาหลายร้อยทศวรรษในการทำงาน ทฤษฎีได้รับการพัฒนาเพื่อความพึงพอใจในวัยสี่สิบปลายขอบคุณงานอิสระของ Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger และ Richard Feynman พวกเขาได้รับรางวัลโนเบลปี 1965 ในสาขาฟิสิกส์สำหรับความพยายามของพวกเขา
หากแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นพลังแห่งธรรมชาติเพียงอย่างเดียวที่ปฏิบัติการในจักรวาล QED จะเสนอเรื่องราวที่สมบูรณ์เกี่ยวกับธรรมชาติที่แน่นอน อย่างไรก็ตามมันไม่เป็นเช่นนั้นและการค้นหายังคงดำเนินต่อไปสำหรับทฤษฎีสนามควอนตัมซึ่งรวมพลังทั้งสี่ไว้ นอกจากนี้การแก้สมการใน QED นั้นยากมากยากกว่าปัญหากลศาสตร์ควอนตัมทั่วไปเนื่องจาก QED นั้นเป็นลักษณะทั่วไปของกลศาสตร์ควอนตัมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ภาพที่มีชื่อเสียงที่สุดที่เกี่ยวข้องกับ QED คือ แผนภาพ Feynman ของ Richard Feynman ซึ่งใช้เส้นตรงและไก่เขี่ยเพื่อวิเคราะห์วิธีต่างๆในการแลกเปลี่ยนอนุภาคโฟตอนเพื่อโต้ตอบทางร่างกาย
ทฤษฎีของ QED ยังคงสร้างอินฟินิตี้ทางคณิตศาสตร์ในบริบทบางอย่างและในขณะที่ปัญหาเหล่านี้ได้รับการแก้ไขพวกเขายังคงอยู่ในระดับหนึ่ง อัลกอริธึมการปรับเปลี่ยน Ad hoc ได้รับการพัฒนาให้ราบรื่นเหนือความไม่สมบูรณ์เชิงทฤษฎีเหล่านี้ infinities เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่า QED นั้นไม่ได้เป็นทฤษฎีขั้นสุดท้าย แต่ก็เปิดอนาคตให้ค้นพบทฤษฎีที่แม่นยำยิ่งขึ้นซึ่งหนึ่งในนั้นมองแม่เหล็กไฟฟ้าในบริบทของพลังธรรมชาติอีกสามประการ
