Ква́нтовая я́ма, квантовая система, в которой движение частиц в одном направлении ограничено потенциальной ямой. Если энергия частиц меньше энергии, необходимой для выхода из потенциальной ямы, то они оказываются запертыми в одном из направлений, что и приводит к квантованию энергии поперечного движения. В то же время в двух других направлениях движение частиц будет свободным, и электронный газ в квантовой яме становится двумерным (при этом в плотности состояний имеются особенности). Характерная ширина квантовой ямы определяется необходимой дискретностью спектра поперечного движения в потенциальной яме таким же образом, как размер квантовой точки.

В качестве квантовой ямы используют полупроводниковые гетероструктуры (тонкий слой полупроводника с узкой запрещённой зоной помещают между двумя слоями полупроводника с более широкой запрещённой зоной), где роль ограничивающего потенциала для носителей заряда обычно играет переменная (своя в каждом слое) ширина запрещённой зоны. Выбор материалов для квантовой ямы оказывается гораздо более широким, чем для объёмных гетероструктур, т. к. выращивание тонкого слоя на подложке не требует точного согласования параметров решётки. Для изготовления квантовой ямы используется метод молекулярно-лучевой эпитаксии, который позволяет выращивать совершенные монокристаллические слои толщиной всего в несколько периодов решётки.

Двумерная система носителей заряда, реализующаяся в квантовой яме при низких температурах, обладает рядом интересных свойств: наличием сильного поглощения в инфракрасной области, осцилляциями проводимости с изменением толщины слоя, квантовым эффектом Холла и др.

Контролируемое изменение параметров ограничивающего потенциала даёт возможность использовать квантовые ямы для производства эффективных электронных (транзисторы, диоды) и оптоэлектронных (светодиоды, полупроводниковые лазеры, фотодетекторы) устройств с требуемыми параметрами. Лазеры на квантовых ямах применяются в волоконно-оптических линиях связи.