גרף המתאר את התלות של היעילות הקוונטית באורך הגל של שבב ה-CCD של המצלמה Wide Field and Planetary Camera 2 ששימשה בעבר את טלסקופ החלל האבל
יעילות קוונטית היא יעילות של התקנים אלקטרו-אופטיים הממירים אור לצורת אות אחרת. היעילות הקוונטית מוגדרת כאותו חלק מכלל הפוטונים הפוגעים בהתקן, שיותמרו לאות חשמלי. בהתקנים אלקטרוניים שבהם כל פוטון "מומר" לאלקטרון, למשל חיישן CCD, מחושבת היעילות הקוונטית כיחס בין כמות האלקטרונים שנוצרים ברכיב ביחידת זמן לכמות הפוטונים הפוגעים בו ביחידת זמן.[1] "יעילות קוונטית חיצונית" של רכיב אלקטרוני מתייחסת לזרם במוצאו של רכיב ולא לזרם שנוצר בו, בהינתן שחלק מהזרם שנוצר ברכיב לא מגיע למוצאו עקב איבודים, בפרט רקומבינציה של אלקטרונים עם חורים. את היעילות הקוונטית מקובל לציין כשבר עשרוני (למשל 0.6) או באחוזים (למשל 60%).
יעילות קוונטית של התקן איננה גודל קבוע, אלא תלויה במאפייני הקרינה האלקטרומגנטית שפוגעת בהתקן. תלות בסיסית היא באורך הגל של הקרינה. כך, למשל, היעילות הקוונטית של מצלמה דיגיטלית ביתית פשוטה היא גבוהה באורכי גל בתחום האור הנראה, דבר המאפשר צילומי צבע. לעומת זאת, היעילות הקוונטית שלה באורכי גל של קרינת רנטגן היא כמעט אפסית, ולכן אינה מאפשרת דימות בתחום זה. תלות אפשרית נוספת היא בעוצמת האור. כך, למשל, בתנאי אור יום היעילות הקוונטית המרבית של עין האדם היא באורך גל של 555nm ואילו בתנאי חשיכה היעילות המרבית היא באורך גל של 507nm[2] (ראו העקומה הפוטופית והעקומה הסקוטופית).
היעילות הקוונטית היא מאפיין בסיסי של חיישנים שונים המאפשר השוואה בין יעילותם. יעילות קוונטית של מצלמות CCD לשימושים מדעיים יכולה להגיע עד קרוב ל-100% באורכי גל מסוימים
,[3] יעילות קוונטית מרבית של סרטי צילום היא כ-10%[3] ואילו זו של העין מגיעה לשיא של כ-5%.[4] יעילות קוונטית מאפיינת גם תאים פוטו-וולטאיים,[5] בהם היא יכולה להגיע גם עד 46%.[6]
הגדרת היעילות שניתנה בראשית הערך היא של גודל חסר ממד, כפי שנהוג להגדיר יעילות באופן כללי, כיחס בין שני גדלים זהי ממד, בדרך כלל הספק או, בהקשר זה, מספר חלקיקים (פוטונים מול אלקטרונים). עם זאת, לעיתים משתמשים במונח "יעילות קוונטית" כדי לתאר יחסים אחרים, למשל זרם מושרה ליחידת שטף קרינה.[1]
