Kuantum termodinamiği, kuantum mekaniği ve termodinamiğin birleşimini gösteren bir disiplindir. Kuantum mekaniği, parçacıkların mikroskobik özelliklerini açıklarken termodinamik ise enerjinin makroskobik özelliklerini inceleyen bir alan olarak bilinir.
Kuantum termodinamiği, termodinamiğin klasik kurallarını, enerji terimlerine kuantum mekaniği prensiplerini ekleyerek genişletir. Bu, enerjinin kuantum durumlarını dikkate alan, özellikle çok parçacıklı sistemlerdeki enerji değişimlerini inceleyen bir yaklaşımı ifade eder.
Kuantum termodinamiği, özellikle mikro ölçekli sistemlerde (örneğin atomlar, moleküller) enerji transferi, ısı transferi ve termodinamik denge gibi konuları ele almaktadır. Klasik termodinamiğin aksine, kuantum termodinamiği enerjinin kuantum özelliklerini dikkate alarak, enerji transferinin istatistiksel dağılımını, olasılıklarını ve termodinamik işlemlerin verimliliğini analiz eder.
Kuantum termodinamiği, özellikle nano ölçekli sistemlerde enerji transferinin kontrolü, enerji depolama ve kuantum sistemlerin termodinamik davranışlarını anlama gibi alanlarda önemli sonuçlar ortaya çıkarmıştır. Ayrıca, termodinamiğin temel teorilerini kuantum mekaniği ile birleştirmesi nedeniyle kuantum bilgisayarlar, kuantum motorlar ve kuantum soğutma gibi yeni teknolojilerin gelişimine de yol açmıştır.