Superposição Quântica é a aplicação do principio da superposição da Mecânica Quântica. O principio da superposição é a adição de amplitudes de ondas por interferência. Na mecânica quântica é a amplitude de funções de ondas, ou vetores de estado que são somados. Isso ocorre quando um objeto simultaneamente "possui" dois ou mais valores para uma quantidade observável (e.g. a posição ou energia de uma partícula).

Mais especificamente, na mecânica quântica, qualquer quantidade observável corresponde a um autovetor (auto estado) de um operador linear Hermitiano. A combinação linear de dois ou mais autovetores resulta em uma sobreposição de dois ou mais valores de uma quantidade observável. Se a "quantidade" é medida, o postulado (da mecânica quântica) que fala a respeito de projeção afirma que o estado será randomicamente colapsado em um dos valores da superposição (com probabilidade proporcional a amplitude do autovetor na combinação linear).

Um questão que naturalmente aparece é: Por que objetos e eventos macroscópicos (que obedecem as leis newtonianas) não parecem mostrar propriedades da mecânica quântica (como a superposição). Em 1935, Schrödinger descreveu um experimento já bem conhecido hoje como o gato de Schrödinger, que mostra as dissonâncias entre a mecânica quântica e a física newtoniana.

De fato, a sopreposição quântica resulta em vários efeitos diretamente observáveis, como os padrões de interferências das ondas em experimentos com luz.