Ква́нтовый усили́тель — устройство, в котором усиление электромагнитной волны происходит в результате ее взаимодействия с активной средой, испускающей фотоны с той же частотой, поляризацией и фазой и в том же направлении, что и усиливаемая волна.
Эффект усиления в квантовых усилителях связан с изменением энергии внутриатомных (связанных) электронов, движение которых описывается квантовой механикой. Материалом для квантовых усилителей радиодиапазона стали диамагнитные кристаллы с небольшой примесью парамагнитных ионов. Обычно применяют рубин, рутил, изумруд. Для квантовых усилителей необходимы кристаллы объемом в несколько куб.см, выращенные искусственно из чистых материалов со строго дозированной примесью парамагнитных ионов. Охлаждение квантовых усилителей производится жидким гелием в криостатах. Трудности, связанные со сжижением, транспортировкой и переливкой жидкого гелия из транспортных сосудов в криостаты, ограничивают возможность применения квантовых усилителей, осложняют и удорожают их эксплуатацию. Благодаря чрезвычайно низкому уровню шумов чувствительность квантовых усилителей велика. Они применяются в качестве входных ступеней в высокочувствительных радиоприемных устройствах в диапазоне длин волн от 4 мм до 50 см. Квантовые усилители радиодиапазона увеличили дальность действия космических линий связи с межпланетными станциями, планетных радиолокаторов и радиотелескопов. В радиоастрономии и радиолокации применяются парамагнитные квантовые усилители с низким уровнем собственных шумов (мазеры). Лазер также может работать в режиме квантового усилителя. В оптическом диапазоне квантовые усилители используются как усилители мощности лазерного излучения.