Dispositivos que funcionam com base nos princípios da física quântica incluem lasers, transistores e máquinas de ressonância magnética. Os lasers operam com base na emissão estimulada, um processo quântico em que os fótons induzem os átomos a emitir fótons adicionais de forma coerente. Os transistores, os blocos de construção da eletrônica moderna, aproveitam a mecânica quântica para controlar o fluxo de elétrons através de materiais semicondutores. As máquinas de ressonância magnética usam princípios de ressonância magnética nuclear, que envolve propriedades quânticas de núcleos atômicos em campos magnéticos para produzir imagens detalhadas do corpo humano.
As ferramentas usadas na física quântica abrangem uma variedade de instrumentos sofisticados e estruturas teóricas. Os computadores quânticos, que usam bits quânticos ou qubits para realizar cálculos complexos, são uma ferramenta fundamental na pesquisa em física quântica. Outras ferramentas incluem aceleradores de partículas, que exploram o comportamento de partículas subatômicas em altas energias, e espectrômetros, que analisam a interação da matéria e da radiação eletromagnética para compreender os estados quânticos. Além disso, softwares avançados para simulações e algoritmos quânticos auxiliam em estudos teóricos e aplicações práticas.
Dispositivos eletrônicos que usam a teoria quântica são predominantes na tecnologia moderna. O tunelamento quântico é um princípio crítico em dispositivos de memória flash, onde os elétrons atravessam barreiras isolantes para armazenar dados. Os pontos quânticos, minúsculas partículas semicondutoras, são usados em tecnologias avançadas de exibição e imagens médicas devido às suas propriedades ópticas exclusivas. Além disso, os circuitos supercondutores em computadores quânticos operam com base na coerência e no emaranhamento quânticos, permitindo um poder computacional sem precedentes.
A tecnologia que depende da física quântica é fundamental para diversas aplicações avançadas. A criptografia quântica, que utiliza princípios da mecânica quântica para proteger a comunicação, garante a segurança dos dados ao alavancar o princípio da incerteza. Sensores quânticos, usados em medições precisas de quantidades físicas como campos magnéticos e tempo, se beneficiam da superposição e do emaranhamento quântico. Além disso, a computação quântica pretende revolucionar a computação, resolvendo problemas atualmente intratáveis para computadores clássicos, utilizando os princípios da mecânica quântica para um poder de processamento superior.
Dispositivos quânticos são sistemas especializados que utilizam propriedades da mecânica quântica para executar funções que os dispositivos clássicos não conseguem realizar. Os exemplos incluem computadores quânticos, que usam qubits para realizar cálculos complexos por meio de superposição e emaranhamento quântico. Os sensores quânticos exploram efeitos quânticos para medir quantidades físicas com extrema precisão. Além disso, os dispositivos de comunicação quântica, como os usados na distribuição de chaves quânticas, fornecem transmissão de dados altamente segura, aproveitando os princípios do entrelaçamento quântico e da incerteza.