Tyhjiö
Kvanttimekaniikan mukaan jopa ideaalinen tyhjiö, jossa ainetta ei olisi lainkaan, ei käytännössä pysyisi tyhjänä. Eräs syy on, että tyhjiötä rajaavat seinämät lähettävät aina mustan kappaleen säteilyä. Perustavanlaatuisempi syy on kuitenkin kvanttimekaniikan teoria, jonka mukaan tyhjiöenergia ei koskaan voi olla tarkalleen nolla. Alinta mahdollista energiatilaa kutsutaan nollapiste-energiaksi, ja se koostuu hyvin lyhytikäisten virtuaalisten hiukkasten puurosta. Tätä kutsutaan kvanttifluktuaatioksi. Tämä fluktuaatio voidaan yhdistää ns. kosmologiseen vakioon. Kvanttimekaanisella tyhjiöllä eli vakuumilla, joka on vakuumitilaksi kutsuttava kvanttitila, tarkoitetaan siten energian teoreettista minimiä, ei totaalisen tyhjää.
Kvanttimekaniikka
Kvanttimekaniikka on fysiikan perusteoria, joka kuvaa tapahtumia atomaarisessa mittakaavassa, jossa klassinen mekaniikka ei päde. Toisaalta kvanttimekaniikka sisältää myös klassisen mekaniikan rajatapauksena. Kyseessä on todennäköisyyteen pohjautuva luonnon perusteoria, joka hylkää klassisen mekaniikan deterministisen maailmankuvan. On erityisesti huomattava, että kvanttimekaniikka tarjoaa vain joukon matemaattisia laskusääntöjä tilastollisten ennustusten tekemiseen, eikä sinällään anna vastausta siihen miksi luonto käyttäytyy kuten sen on havaittu käyttäytyvän. Todellisuutta erittäin hyvin kuvaavan kvanttimekaniikan tieteenfilosofinen tulkinta on siis edelleen avoin kysymys. Kvanttimekaniikka toimii usean muun tieteenalan perustana, kuten nanoteknologia, kvanttikemia, hiukkasfysiikka, tiiviin aineen fysiikka, laskennallinen biologia tai elektroniikka. Kvanttimekaniikka itsessään on yleisemmän kvanttifysiikan osa-alue, johon taas kuuluu esimerkiksi kvanttikenttäteoria, kvanttistatistiikka tai kvanttigravitaatio.