În domeniul electronicii cuantice, oamenii de știință studiază interacțiunea dintre radiație și materie la nivel cuantic. Folosind cunoștințele din electronică și fizică, oamenii de știință din acest domeniu au făcut multe progrese în optică și fizica radio. Mașini precum amplificarea luminii prin emisie stimulată de radiații (laser) și amplificarea cu microunde prin emisie stimulată de radiații (maser) sunt deosebit de utile în domeniul electronicii cuantice.
Teoria cuantică este acceptată de oamenii de știință ca fiind teoria de bază a fizicii care unifică toate dispozitivele fizice. Ca atare, orice dispozitiv electronic poate fi considerat a fi un dispozitiv electronic cuantic. Majoritatea oamenilor de știință, totuși, înțeleg că dispozitivele electronice cuantice sunt doar acele dispozitive care stimulează tranzițiile între nivelurile de energie cuantică. Laserele și maserii sunt dispozitivele principale utilizate în electronica cuantică, deoarece fiecare dintre acestea concentrează energia într-un fascicul strâns, focalizat. Tranzistoarele și supraconductorii pot folosi principiile mecanicii cuantice, dar de obicei nu sunt considerate dispozitive electronice cuantice.
În electronica cuantică, tranzițiile între nivelurile de energie cuantică au o importanță deosebită. Atomii, moleculele și alte sisteme cuantice conțin particule excitate. Aceste sisteme pot conține doar anumite cantități strict definite de energie. Când un sistem emite radiații electromagnetice, sub formă de lumină sau unde radio, acesta trece de la un nivel de energie mai înalt la unul inferior. Laserele și maserii pot fi folosite pentru a excita acești atomi sau molecule în stări superioare de energie.
Laserele sunt unul dintre principalele dispozitive utilizate în electronica cuantică. Aceste mașini radiază unde luminoase într-un fascicul focalizat într-un interval îngust de radiație. Acest lucru face ca lumina pe care o emite un laser este monocromatică, în timp ce majoritatea surselor de lumină emit mai multe culori de lumină, chiar dacă ochiului i se pare că lumina conține o singură culoare.
Laserele sunt importante atât în cercetare, cât și în rezolvarea problemelor practice. Lumina de la un laser nu difuzează căldură și nu are încărcare electrică. Un laser poate funcționa în gaze corozive și în vid. Sunt utile în măsurarea distanței cu mare precizie, comunicații optice și fuziune termonucleară.
Un alt instrument folosit în mod obișnuit în electronica cuantică este maserul. Aceste dispozitive emit radiații cu microunde într-un fascicul focalizat. Frecvența acestor microunde este stabilă și nu se deteriorează la fel de ușor ca microundele standard. Aplicarea acestei mașini permite turnurilor de comunicații care emit unde sonore în intervalul de radiații cu microunde să trimită informații pe distanțe mari cu distorsiuni reduse.