La ingeniería eléctrica se ocupa de grandes cosas gruesas como motores y condensadores, transformadores y líneas de transmisión. Transistores y Josephson Junctions son posiblemente la provincia de la ingeniería electrónica. Incluso si los ingenieros eléctricos usan tiristores y SCR, son un par de capas de abstracción eliminadas de la física básica. No necesita conocer la mecánica cuántica para usar una computadora o cambiar un fusible. Eso es deliberado: los ingenieros que diseñan dispositivos de estado sólido evitan cuidadosamente el comportamiento aleatorio y crean componentes similares a Lego que se pueden conectar fácilmente sin comprender el funcionamiento interno. Parte del problema son las estadísticas, mientras que los electrones individuales se comportan de manera extraña (el experimento de doble rendija, etc.), en conjunto, se comportan de acuerdo con las leyes estadísticas. La corriente en un cable parece ser una cantidad analógica suave, aunque en esencia es el movimiento de electrones individuales. Vemos la misma abstracción en otros campos; hablamos de la caída del índice bursátil sin mirar de cerca a las empresas individuales que lo componen, y mucho menos a los miles de pedidos de compra y venta realizados por particulares y gestores de fondos en función de lo que desayunaron o si su equipo deportivo ganó .
¿Por qué la ingeniería eléctrica tiene tan poca superposición con la mecánica cuántica?
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La Ingeniería Eléctrica es un campo enorme, con varios subcampos. Áreas como los sistemas de control, robótica, diseño de circuitos analógicos, arquitectura de computadoras, DSP, electromagnetismo, etc.no necesitan mecánica cuántica (QM).
Sin embargo, si trabaja en el diseño de dispositivos fotónicos (esto es lo que implica mi investigación), conocer QM es esencial. Por ejemplo, el corazón de un láser o LED son pozos cuánticos. Aquí es donde los portadores se recombinan para producir luz. Por lo tanto, diseñar dispositivos fotónicos requiere absolutamente QM.
Los transistores modernos están cerca de la escala atómica, por lo que también se producen algunos efectos cuánticos interesantes, como la tunelización, la cuantificación de la energía debido al confinamiento espacial (pozos cuánticos más amplios).
El resumen: la mayoría de EE no necesita QM. Solo necesitará QM cuando trabaje en el nivel más bajo del dispositivo (dispositivos fotónicos o transistores), y si las dimensiones de su dispositivo (en al menos una dimensión) son del mismo orden que la longitud de coherencia, aunque los efectos de cuantización son más fuertes si alguna dimensión del dispositivo está cerca de la longitud de onda de De Broglie del electrón.
Su EE típica no tiene que llegar a los primeros principios. Si necesita un dispositivo que dispare electrones a través de un campo eléctrico variable y recolecte los resultados, simplemente tire hacia abajo del canal del tubo RCA y elija un tubo de vacío que pase la cantidad de corriente que desea con el voltaje de control que tiene. Dejas la mecánica cuántica a los chicos que diseñan nuevos materiales catódicos. Incluso los diseñadores de tubos no necesitan ir a QM, solo trabajan con construcciones de nivel superior como los campos eléctricos.
Freeman Dyson lo expresó mejor, creo. Dijo: “Un buen científico es una persona con ideas originales. Un buen ingeniero es una persona que hace un diseño que funciona con la menor cantidad de ideas originales posible”.
La mecánica cuántica aún no tiene una aplicación práctica de ingeniería. Todavía es el reino de los científicos.
¡Entonces el usuario de Quora demuestra que estoy equivocado! 😉
Hay una superposición sustancial para quienes trabajan en transistores avanzados y dispositivos optoelectrónicos. Estas personas se llaman ingenieros de dispositivos y desarrollan la próxima generación de dispositivos.
¿Por qué menos personas en esta área? Porque este es el desarrollo tecnológico a largo plazo. Hay necesidad de que más personas diseñen todos esos maravillosos productos que la gente quiere comprar la próxima Navidad y hay muchos productos que pueden usar la tecnología actual.
Las consideraciones cuánticas se aplican al nivel más bajo en el diseño de componentes y los procesos para construirlos. La mayoría de los EE trabajan a un nivel diseñando esos componentes en sistemas más grandes. Una analogía a su pregunta sería “¿Por qué los carpinteros no dedican tiempo a hacer clavos?”
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