El estado cuántico es la descripción del estado físico que en un momento dado tiene un sistema físico en el marco de la mecánica cuántica. Un estado cuántico queda caracterizado por los posibles valores de las propiedades físicas observables (más exactamente por la distribución de probabilidad de valores que se pueden obtener mediante diversas mediciones).

La mecánica cuántica es una teoría física en la que el proceso de medida no es determinista, eso significa que dados dos sistemas físicos con el mismo estado cuántico, al medir sobre ellos una cierta magnitud no tiene por qué obtenerse el mismo valor. Esto contrasta fuertemente con la noción de medición en mecánica clásica. La mecánica cuántica es una teoría que da cuenta de la naturaleza probabilista del proceso de medida y tanto su formalismo, como la noción de estado cuántico, son abstracciones para poder explicar el hecho experimental de indeterminación de la medida. En el formalismo de la mecánica cuántica los sistemas físicos se representan matemáticamente por un vector de estado para estados puros o mediante una matriz densidad para estados mixtos. Equivalentemente el vector de estado es representable también como función de ondas (en representaciones de base continua). Tanto el vector de estado como la matriz densidad permiten predecir valores posibles de los experimentos asociados a la medición de observables físicos.

Dada una partícula de pequeñas dimensiones, cuya presencia se circunscribe a una región bastante localizada del espacio, como por ejemplo un electrón de átomo, su estado cuántico puede representarse adecuadamente mediante una función de onda. En ese caso el estado cuántico es una función de cuadrado integrable definida en todo el espacio tridimensional. Naturalmente la función sólo tomará valores significativamente diferentes de cero en una región alrededor del núcleo atómico del tamaño aproximado del átomo.

La definición matemáticamente precisa de estado no ligado es compleja. Intuitivamente una partícula que ejecuta un movimiento en una región finita del espacio tiempo o que con probabilidad uno está localizada en una región finita es un estado ligado. Los estados de colisión son estados no ligados y por tanto carecen de esas propiedades. El ejemplo más sencillo de estado de colisión es una partícula con un momento perfectamente definido, cuyo estado se puede representar por una onda plana.

El experimento de Young, también denominado experimento de la doble rendija, fue realizado en 1801 por Thomas Young, en un intento de discernir sobre la naturaleza corpuscular u ondulatoria de la luz. Young comprobó un patrón de interferencias en la luz procedente de una fuente lejana al difractarse en el paso por dos rejillas, resultado que contribuyó a la teoría de la naturaleza ondulatoria de la luz.

En mecánica cuántica, la relación de indeterminación de Heisenberg o principio de incertidumbre establece la imposibilidad de que determinados pares de magnitudes físicas observables y complementarias sean conocidas con precisión arbitraria. Sucintamente, afirma que no se puede determinar, en términos de la física cuántica, simultáneamente y con precisión arbitraria, ciertos pares de variables físicas, como son, la posición y el momento lineal (cantidad de movimiento) de un objeto dado. En otras palabras, cuanta mayor certeza se busca en determinar la posición de una partícula, menos se conoce su cantidad de movimientos lineales y, por tanto, su masa y velocidad. Este principio fue enunciado por Werner Heisenberg en 1925.