Kvantni kaos, netehnični izraz, je znanstvena okrajšava, ki se nanaša na uporabo teorije kaosa za razlago kvantnih sistemov. Teorija kaosa lahko razloži nepravilnosti, ki se pojavljajo v vseh dinamičnih sistemih od makro do mikro ravni. Te nepravilnosti vključujejo premik v satelitski revoluciji okoli planeta ali nepredviden položaj elektrona na atomski ravni. Kvantni sistemi so tisti sistemi, ki delujejo na molekularni ravni. Če vzamemo te definicije skupaj, kvantni kaos poskuša upoštevati nepravilnosti v molekularnih sistemih.
Dolgo časa znanstveniki niso bili prepričani, ali obstaja kvantni kaos. Atomi so ponavadi izkazovali predvidljive valovite vzorce energije. Zdi se, da objekti na molekularni ravni ne izražajo izjemne občutljivosti na začetne pogoje, kar je tradicionalna definicija fizičnega kaosa. Celo nekatere težave, ki so se pojavile, bi lahko razložili s teorijo motenj, ki omogoča manjša odstopanja v sistemu, ki kaže večinoma redno vedenje, ki ga je mogoče razložiti s klasično fiziko.
Kot so odkrili nekateri fiziki 20. stoletja, pa vseh dogodkov, ki se dogajajo na molekularni ravni, ni bilo mogoče ustrezno razložiti ali napovedati s klasičnimi kvantnimi modeli. V skladu s temi modeli bi dogodki, kot je premikanje delcev z enega mesta na drugo, zahtevali eksponentno naraščajoče količine energije, ki bi jih bilo nemogoče ustvariti. Ker pa so opazili, da se delci premikajo, ne da bi proizvedli te ravni energije, so morali znanstveniki najti drugačen način za razlago tega pojava.
Eden od načinov, ki so jih znanstveniki razložili, je bila študija Rydbergovega atoma. Rydbergovi atomi so atomi z visoko energijo, ki kažejo kaotično vedenje, ki ga je mogoče razložiti s klasično fiziko. Študija teh atomov je pokazala, da imajo sistemi, kjer je vpleten kvantni kaos, visoko korelirane energetske ravni. Energijske ravni delcev niso naključno razporejene kot v klasičnih molekulah. Dogodki enega podsistema so neločljivo povezani z dogodki drugega podsistema. Posledično je mogoče uporabiti energijski spekter za vsaj delno razlago obnašanja teh delcev.
Druga metoda je bila preučiti situacije, v katerih je klasična fizika lahko razložila nepravilnosti v velikih sistemih. Mehanika za nihanjem v lunini orbiti okoli Zemlje zaradi gravitacijskega vlečenja sonca je bila uporabljena za ustvarjanje statistične meritve, ki je pomagala razložiti in napovedati obnašanje nizkoenergijskih delcev. Medtem ko klasični modeli v fiziki ne morejo ustrezno razložiti vedenja teh kaotičnih molekularnih sistemov, je zanimivo, da kvantni kaos te modele uporablja kot izhodišče za ustvarjanje novih modelov za nadaljnje razumevanje teh sistemov.