Kvantkaos, en icke-teknisk term, är en vetenskaplig stenografi som hänvisar till användningen av kaosteori för att förklara kvantsystem. Kaosteorin kan förklara de oregelbundenheter som förekommer i alla dynamiska system från makro- till mikronivå. Dessa oegentligheter inkluderar en bubbla i en satellits rotation runt en planet eller den oförutsedda positionen för en elektron på atomnivå. Kvantsystem är de system som verkar på molekylär nivå. Om man tar dessa definitioner tillsammans försöker kvantkaos förklara oegentligheter i molekylära system.
Under lång tid var forskare osäkra på om kvantkaos existerade. Atomer tenderade att uppvisa förutsägbara vågliknande energimönster. Objekt på molekylär nivå verkade inte uttrycka extrem känslighet för initiala förhållanden, den traditionella definitionen av fysiskt kaos. Även vissa problem som uppstod kunde förklaras genom störningsteori, som tillåter mindre avvikelser i ett system som uppvisar i stort sett regelbundet beteende som kan förklaras genom klassisk fysik.
Som vissa fysiker på 20-talet upptäckte kunde dock inte alla händelser som inträffade på molekylär nivå förklaras eller förutsägas på ett adekvat sätt genom klassiska kvantmodeller. Enligt dessa modeller skulle händelser som partikelförflyttning från en plats till nästa, kräva exponentiellt växande mängder energi som skulle vara omöjliga att generera. Eftersom partiklar har observerats röra sig utan att producera dessa energinivåer, var forskare dock tvungna att komma på ett annat sätt att förklara fenomenet.
Ett sätt som forskare förklarade var genom studier av Rydberg-atomen. Rydberg-atomer är mycket energirika atomer som uppvisar kaotiska beteenden som kan förklaras genom klassisk fysik. Studier av dessa atomer har visat att system där kvantkaos är inblandat har starkt korrelerade energinivåer. Energinivåerna hos partiklarna är inte slumpmässigt fördelade som i klassiska molekyler. Händelserna i ett delsystem är oupplösligt relaterade till händelserna i ett annat delsystem. Som ett resultat kan ett energispektrum användas för att åtminstone delvis förklara dessa partiklars beteende.
En annan metod var att titta på situationer där klassisk fysik kunde förklara oegentligheter i stora system. Mekaniken bakom vinklingen i månens bana runt jorden på grund av solens gravitationskraft användes för att skapa en statistisk mätning som hjälpte till att förklara och förutsäga beteendet hos lågenergipartiklar. Även om klassiska modeller inom fysik inte kan förklara beteendet hos dessa kaotiska molekylära system, är det intressant att kvantkaos använder dessa modeller som en startpunkt för att skapa nya modeller för att ytterligare förstå dessa system.