
【計】 quantum electronics
quanta; quantum
【計】 quantum
【化】 quantum
【醫】 quanta; quantum
electronics
【計】 electronics
【醫】 electronics
量子電子學(Quantum Electronics)是研究量子力學原理在電子系統中應用的交叉學科,其核心聚焦于微觀粒子(如電子、光子)的量子态操控及能量躍遷現象。該領域結合電磁場理論與量子統計規律,主要涵蓋激光物理、超導電路、量子信息處理等技術方向。
從漢英詞典視角解析:
定義框架
漢語術語"量子電子學"對應英文"Quantum Electronics",由諾貝爾獎獲得者查爾斯·湯斯于1959年首次提出[來源:Encyclopædia Britannica]。其理論根基建立在薛定谔方程與麥克斯韋方程組的耦合求解上: $$ ihbarfrac{partial}{partial t}Psi = hat{H}Psi $$
關鍵技術載體
包含微波激射器(MASER)、光纖通信中的量子密鑰分發(QKD)[來源:中國知網《電子學報》],以及基于約瑟夫森結的超導量子幹涉器件(SQUID)[來源:IEEE Xplore數據庫]。
學科交叉特性
該領域與凝聚态物理、光電子學存在深度交融,例如半導體量子點中的庫侖阻塞效應研究被廣泛應用于單電子晶體管開發[來源:Nature Nanotechnology期刊]。
工程應用實例
中國量子科學實驗衛星"墨子號"實現了1200公裡級量子糾纏分發[來源:中國科學院國家航天局官網],驗證了量子電子學在空間尺度的可行性。
量子電子學是物理學的重要分支,主要研究物質内部量子系統的受激發射現象及其在電磁波放大、相幹生成中的應用,同時探索相關器件的原理與特性。以下是其核心要點:
量子電子學的核心機制是量子躍遷,尤其是受激發射過程。當量子系統(如原子、分子)的兩個能級(高能級$E_2$和低能級$E_1$)與特定頻率的電磁場共振時,粒子從高能級躍遷到低能級并釋放光子,形成相幹電磁波。這一過程是激光器、微波激射器等器件的理論基礎。
量子電子學推動了激光技術、量子通信、精密測量等領域的發展,并在材料科學、電子工程及信息科技中廣泛應用。
學科起源于20世紀初量子力學的建立,1950年代微波激射器的發明标志其正式形成。
通過操控量子态,量子電子學為現代科技(如量子計算機、高精度傳感器)提供了理論基礎,是連接微觀量子行為與宏觀技術應用的關鍵橋梁。
如需進一步了解技術細節或曆史演進,可參考搜狗百科及量子電子學基礎講座資料。
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