Kuantum elektroniği alanında, bilim adamları, radyasyon ve maddenin etkileşimini kuantum düzeyinde inceler. Elektronik ve fizikten gelen bilgileri kullanan bu alandaki bilim insanları, optik ve radyo fiziğinde birçok ilerleme kaydetmiştir. Uyarılmış Radyasyon Emisyonu (lazer) ile Işık Amplifikasyonu ve uyarılmış Radyasyon Emisyonu (maser) ile Mikrodalga Amplifikasyonu gibi makineler, özellikle kuantum elektroniği alanında faydalıdır.
Kuantum teorisi, bilim adamları tarafından tüm fiziksel aygıtları birleştiren temel fizik teorisi olarak kabul edilir. Bu haliyle, herhangi bir elektronik cihazın bir kuantum elektronik cihazı olduğu düşünülebilir. Ancak çoğu bilim adamı, kuantum elektronik cihazlarını yalnızca kuantum enerji seviyeleri arasındaki geçişleri teşvik eden cihazlar olarak anlarlar. Lazerler ve ustalar, kuantum elektroniğinde kullanılan birincil cihazlardır, çünkü her biri enerjiyi sıkı ve odaklanmış bir ışın haline odaklar. Transistörler ve süper iletkenler, kuantum mekaniğinin prensiplerini kullanabilirler, ancak genellikle kuantum elektronik cihazları olarak kabul edilmezler.
Kuantum elektroniğinde, kuantum enerji seviyeleri arasındaki geçişler özellikle ithaldir. Atomlar, moleküller ve diğer kuantum sistemler uyarılmış parçacıklar içerir. Bu sistemler yalnızca belirli, kesin olarak tanımlanmış miktarlarda enerji içerebilir. Bir sistem elektromanyetik radyasyon yayarsa, ışık ya da radyo dalgaları şeklinde, daha yüksek bir enerji seviyesinden daha düşük bir seviyeye geçer. Lazerler ve maserler, bu atomları veya molekülleri daha yüksek enerji durumlarına uyarmak için kullanılabilir.
Lazerler, kuantum elektroniğinde kullanılan ana cihazlardan biridir. Bu makineler, ışık dalgalarını dar bir radyasyon aralığında odaklanmış bir ışında yayarlar. Bu, bir lazerin monokromatik yaydığı ışığı verir, oysa ışık kaynaklarının çoğu, ışığın tek bir renk içerdiği gözüyle görünse bile, çoklu ışık renkleri yayar.
Lazerler hem araştırmada hem de pratik problemleri çözmede önemlidir. Bir lazerden gelen ışık ısıyı dağıtmaz ve elektrik yükünden yoksundur. Bir lazer aşındırıcı gazların içinde ve bir vakumda çalışabilir. Yüksek doğrulukta mesafe ölçümü, optik haberleşme ve termonükleer füzyon için kullanışlıdırlar.
Kuantum elektroniğinde yaygın olarak kullanılan diğer bir araç da ustadır. Bu cihazlar odaklanmış bir ışında mikrodalga radyasyonu yayar. Bu mikrodalgaların frekansı sabittir ve standart mikrodalgaların yaptığı gibi kolayca bozulmaz. Bu makinenin uygulanması, mikrodalga radyasyon aralığında ses dalgaları yayan ve çok az bozulma ile büyük mesafelerden bilgi göndermek için iletişim kulelerine izin verir.
