Kvantni fizičar proučava fizikalne zakone koji upravljaju atomskim i subatomskim objektima. Ti su fizičari izveli niz revolucionarnih eksperimenata koji su revolucionirali naše razumijevanje ponašanja i prirode same materije. Dok su istraživanje i eksperimentiranje u srži posla kvantnog fizičara, pozicija često uključuje povezanost s fakultetom ili sveučilištem, a ta povezanost može zahtijevati i da fizičar predaje nastavu. Osim toga, kvantni fizičar često mora sudjelovati u traženju bespovratnih sredstava i sudjelovati u procesu objavljivanja, uključujući pisanje radova i recenziranje istraživanja drugih fizičara.
Kvantna mehanika uključuje kretanje i ponašanje subatomskih čestica i drugih objekata. Postalo je etablirano polje znanstvenog istraživanja u 20. stoljeću s otkrićem da se elementarne čestice ne ponašaju u skladu s Newtonovim zakonima, koji opisuju ponašanje većih objekata. Atomski i subatomski objekti ponašaju se na vrlo nepredvidljiv, vjerojatnost način. Ovo ponašanje je u potpunoj suprotnosti s ponašanjem velikih objekata, kao što su vozila ili čak planeti. Kvantni fizičar proučava vjerojatnosti koje opisuju subatomsko ponašanje.
Eksperimentiranje u kvantnoj mehanici, što je najveći dio vremena kvantnog fizičara, može biti iznimno teško. Na primjer, ograničenje boja je fenomen koji se javlja na subatomskoj razini. Hadroni se sastoje od kvarkova, osnovne jedinice materije, a svaki kvark dobiva određenu “boju” koja označava njegov naboj polja kada se promatra. Jedan od najranijih eksperimenata u kvantnoj mehanici otkrio je da kvark i njegov partner u hadronu poprimaju istu “boju” bez obzira koliko su čestice odvojene jedna od druge. To komplicira svaki pokušaj izravnog promatranja takvih čestica.
Za kvantne fizičare mnoga istraživanja i studije uključuju hipoteze izvedene iz logičkog, matematičkog ili referentnog okvira. Kao i kod fizičkih eksperimenata, veći dio teorijskih istraživanja provode timovi fizičara i matematičara. Rijetko je da kvantni fizičar radi samostalno.
Kvantni fizičari redovito objavljuju u znanstvenim časopisima koji se usredotočuju na njihovo određeno područje. Mnoga sveučilišta angažirat će dobro objavljene fizičare za izvođenje istraživanja u sveučilišnom programu i za poučavanje sveučilišnih studenata u preddiplomskom ili diplomskom radu. Struktura sveučilišta također može zahtijevati od fizičara da se prijavi i zaradi novac od potpore za istraživanje od vladine agencije ili privatne zaklade te da nastavi objavljivati u području kvantne fizike.