Kvantinis šulinys naudojamas elektronams apriboti tam tikruose energijos lygiuose. Kvantiniai šuliniai susideda iš itin plono puslaidininkio su mažu juostos tarpu, kuris yra tarp medžiagos su didesniu juostos tarpu. Jie yra labai maži, paprastai nuo 1 iki 20 nanometrų. Jie dažniausiai naudojami lazeriniuose dioduose ir infraraudonųjų spindulių vaizdavimui.
Šis šulinys naudoja elektronų elgsenos ir juostų tarpų savybes. Juostos tarpai yra sritys elektronų orbitoje tarp pagrindinės būsenos, kurioje elektronai ilsisi normaliai, ir laidumo juostos, didesnės energijos orbitos, į kurią elektronai juda, kai yra sužadinti. Tarpai yra kliūtys tarp pagrindinės būsenos juostų ir laidumo juostų, kurios neleidžia elektronams pasiekti laidumo juostą, neįgyjant daugiau energijos, nei jie turi pagrindinėje būsenoje. Kuo didesnis juostos tarpas, tuo daugiau energijos reikia, kad elektronai peršoktų šį tarpą ir pasiektų laidumo juostą.
Kai elektronas pasiekia laidumo juostą, jis išleidžia energijos perteklių ir grįžta į pradinę būseną. Įdėdami mikroskopiškai ploną puslaidininkį tarp medžiagos, kurios juostos tarpai per dideli, kad elektronai galėtų lengvai šokinėti, mokslininkai gali priversti elektronus likti plono puslaidininkio dvimatėje srityje. Elektronų gaudymas tokiu būdu leidžia manipuliuoti specifine energija.
Kadangi elektronai gali judėti tik dviem kryptimis, jie gali gaminti tik tokią energiją, kokios nori mokslininkas ar gamintojas. Ši energija taip pat sutelkta į itin siaurą srautą. Dėl šio dėmesio kvantiniai šuliniai sukuria tikslius lazerius optiniams įrenginiams. Gerai žinomas kvantinio šulinio pavyzdys yra skaitymo lazeriai kompaktinių diskų (CD) grotuvuose.
Kvantiniai šuliniai vadinami šuliniais ne tik dėl jų elektronų gaudymo taip, kaip šulinys sulaikytų vandenį, bet ir dėl jų išvaizdos grafiškai. Kai kvantiniai šuliniai pavaizduoti energijos ir padėties diagramose, jie atrodo kaip gilūs slėniai arba šuliniai, dažnai stačiakampio formos. Kvantinis šulinys yra potencialo šulinio tipas, o tai reiškia, kad yra galimybė pagaminti minimalų fiksuotą energijos kiekį.
Išaugintas, o ne sukurtas kvantinis šulinys paprastai yra pagamintas iš tokios medžiagos kaip galio arsenidas, apsuptas aliuminio arsenidu. Šuliniai dažniausiai auginami taikant procesą, vadinamą molekulinės spinduliuotės epitaksija, kuri naudoja efuzijos ląstelę medžiagos molekulėms šaudyti į bazinę medžiagą. Šis metodas sukuria vieną atominį šulinio medžiagos sluoksnį su kiekvienu ląstelės šaudymu.