Το κβαντικό χάος, ένας μη τεχνικός όρος, είναι επιστημονική συντομογραφία που αναφέρεται στη χρήση της θεωρίας του χάους για την εξήγηση των κβαντικών συστημάτων. Η θεωρία του χάους μπορεί να εξηγήσει τις ανωμαλίες που συμβαίνουν σε όλα τα δυναμικά συστήματα από το μακρο έως το μικρο επίπεδο. Αυτές οι ανωμαλίες περιλαμβάνουν μια έκρηξη στην περιστροφή ενός δορυφόρου γύρω από έναν πλανήτη ή την απρόβλεπτη θέση ενός ηλεκτρονίου στο ατομικό επίπεδο. Τα κβαντικά συστήματα είναι εκείνα τα συστήματα που λειτουργούν σε μοριακό επίπεδο. Λαμβάνοντας αυτούς τους ορισμούς μαζί, το κβαντικό χάος προσπαθεί να εξηγήσει τις ανωμαλίες στα μοριακά συστήματα.
Για πολύ καιρό, οι επιστήμονες δεν ήταν σίγουροι αν υπήρχε κβαντικό χάος. Τα άτομα έτειναν να παρουσιάζουν προβλέψιμα κυματοειδή μοτίβα ενέργειας. Τα αντικείμενα σε μοριακό επίπεδο δεν φαινόταν να εκφράζουν εξαιρετική ευαισθησία στις αρχικές συνθήκες, τον παραδοσιακό ορισμό του φυσικού χάους. Ακόμη και ορισμένα προβλήματα που προέκυψαν θα μπορούσαν να εξηγηθούν μέσω της θεωρίας των διαταραχών, η οποία επιτρέπει μικρές αποκλίσεις σε ένα σύστημα που παρουσιάζει σε μεγάλο βαθμό κανονική συμπεριφορά που μπορεί να εξηγηθεί μέσω της κλασικής φυσικής.
Όπως ανακάλυψαν, ωστόσο, ορισμένοι φυσικοί του 20ου αιώνα, δεν μπορούσαν όλα τα γεγονότα που συμβαίνουν σε μοριακό επίπεδο να εξηγηθούν ή να προβλεφθούν επαρκώς μέσω των κλασικών κβαντικών μοντέλων. Σύμφωνα με αυτά τα μοντέλα, γεγονότα όπως η μετακίνηση σωματιδίων από τη μια τοποθεσία στην άλλη, θα απαιτούσαν εκθετικά αυξανόμενες ποσότητες ενέργειας που θα ήταν αδύνατο να παραχθούν. Επειδή όμως έχει παρατηρηθεί ότι τα σωματίδια κινούνται χωρίς να παράγουν αυτά τα επίπεδα ενέργειας, οι επιστήμονες έπρεπε να βρουν έναν διαφορετικό τρόπο για να εξηγήσουν το φαινόμενο.
Ένας τρόπος που εξήγησαν οι επιστήμονες ήταν μέσω της μελέτης του ατόμου Rydberg. Τα άτομα Rydberg είναι άτομα με υψηλή ενέργεια που παρουσιάζουν χαοτικές συμπεριφορές που μπορούν να εξηγηθούν μέσω της κλασικής φυσικής. Η μελέτη αυτών των ατόμων έδειξε ότι τα συστήματα στα οποία εμπλέκεται το κβαντικό χάος έχουν πολύ συσχετισμένα ενεργειακά επίπεδα. Τα επίπεδα ενέργειας των σωματιδίων δεν κατανέμονται τυχαία όπως στα κλασικά μόρια. Τα γεγονότα ενός υποσυστήματος συνδέονται άρρηκτα με τα γεγονότα ενός άλλου υποσυστήματος. Ως αποτέλεσμα, ένα ενεργειακό φάσμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξηγήσει τουλάχιστον εν μέρει τις συμπεριφορές αυτών των σωματιδίων.
Μια άλλη μέθοδος ήταν να εξετάσουμε καταστάσεις στις οποίες η κλασική φυσική ήταν σε θέση να εξηγήσει τις ανωμαλίες σε μεγάλα συστήματα. Η μηχανική πίσω από την ταλάντευση στην τροχιά του φεγγαριού γύρω από τη γη λόγω της βαρυτικής έλξης του ήλιου χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία μιας στατιστικής μέτρησης που βοήθησε να εξηγηθούν και να προβλεφθούν οι συμπεριφορές των σωματιδίων χαμηλής ενέργειας. Ενώ τα κλασικά μοντέλα στη φυσική δεν μπορούν να εξηγήσουν επαρκώς τις συμπεριφορές αυτών των χαοτικών μοριακών συστημάτων, είναι ενδιαφέρον ότι το κβαντικό χάος χρησιμοποιεί αυτά τα μοντέλα ως σημείο εκκίνησης για να δημιουργήσει νέα μοντέλα για την περαιτέρω κατανόηση αυτών των συστημάτων.