Um dos aspectos mais importantes da Física Quântica é que objetos microscópicos não se encaixam perfeitamente na divisão clássica entre “partícula” e “onda”. Dependendo da experiência realizada, aparecem propriedades que associamos tradicionalmente a partículas ou a ondas.
No século XIX, a teoria eletromagnética descrevia a luz como onda. O efeito fotoelétrico, contudo, levou Einstein a propor os fótons:
Em 1924, Louis de Broglie propôs que partículas materiais também apresentam comportamento ondulatório com comprimento de onda dado por \(\lambda = h/p\), confirmado experimentalmente por Davisson, Germer e G. P. Thomson através da difração de elétrons.
A superposição decorre da estrutura linear da Mecânica Quântica. Se dois estados são possíveis, uma combinação linear deles também representa um estado físico válido:
Isso permite que sistemas como qubits existam em combinações coerentes de amplitudes complexas, fundamento essencial para a interferência quântica e a computação quântica.
Dois ou mais sistemas podem possuir um estado conjunto que não pode ser fatorado como uma simples combinação de estados independentes de cada parte (como os estados de Bell):
Discutido inicialmente pelo paradoxo EPR (Einstein, Podolsky e Rosen) em 1935 e testado experimentalmente através das desigualdades de Bell, o emaranhamento gera correlações inseparáveis, embora não permita a comunicação instantânea de mensagens (princípio de não-sinalização).