الخصائص الأساسية للمادة والطاقة على المقياس الكمومي، بما في ذلك ازدواجية الموجة والجسيم والتراكب.الطبيعة الكمومية تشير إلى الخصائص الأساسية للمادة والطاقة على المستوى الذري ودون الذري، حيث تفشل الفيزياء الكلاسيكية. تشمل الملامح الرئيسية ازدواجية الموجة والجسيم — حيث تظهر الجسيمات مثل الإلكترونات سلوكًا يشبه الجسيمات وسلوكًا يشبه الموجات — والتراكب، حيث يوجد النظام الكمومي في حالات متعددة في وقت واحد حتى يتم قياسه. تشمل الجوانب الأخرى تكميم مستويات الطاقة، والتشابك، ومبدأ عدم اليقين. هذه الخصائص ليست مجرد فضول رياضي؛ فهي تدعم سلوك الذرات والجزيئات والقوى التي تربط المادة معًا.
ظهر المفهوم الكمومي في عام 1900 عندما قدم ماكس بلانك الطاقة المكممة لشرح إشعاع الجسم الأسود. وسّع ألبرت أينشتاين هذا المفهوم في عام 1905 بنظرية الفوتون للضوء، وطوّر نيلز بور وفيرنر هايزنبرغ وإروين شرودنغر وآخرون الإطار الكامل في عشرينيات القرن العشرين.
على المقياس الكمومي، تأتي الكميات الفيزيائية مثل الطاقة والزخم والزخم الزاوي في حزم منفصلة، أو كما تسمى الكمات. يتم وصف حالة النظام بواسطة دالة موجية، والتي تتطور بشكل حتمي وفقًا لمعادلة شرودنغر ولكنها تعطي نتائج احتمالية عند القياس. يسمح التراكب للجسيم بأن يكون في مجموعة من الحالات، ويربط التشابك خصائص الجسيمات عبر المسافات. الآلية الدقيقة لا تزال موضوعًا للتفسير، لكن الإطار الرياضي لميكانيكا الكم يتنبأ بدقة بالنتائج التجريبية.
تُستغل الطبيعة الكمومية في تقنيات مثل الترانزستورات والليزر وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي وأجهزة الكمبيوتر الكمومية، حيث يُستخدم التراكب والتشابك لمعالجة المعلومات.
التراكب الكمومي غير بديهي لدرجة أن إروين شرودنغر ابتكر تجربته الفكرية الشهيرة عن القطة في عام 1935 لإبراز سخافة كون القطة حية وميتة في نفس الوقت — ومع ذلك تم تأكيد المبدأ الأساسي تجريبيًا مرات لا تحصى.