A kvantum-összefonódás egy olyan jelenség amiben kvantumállapotban levő objektumok együtt alkotnak egy kvantumrendszert. Ez az a jelenség a kvantummechanikában, amikor két részecske spinje vagy momentuma összefonódott állapotban van, és az egyikkel végzett művelet a másikra is kihat, az is változik a művelet hatására. Ennek megfelelően az egyik mérésével a másik is beáll sajátállapotba (ezek azok az állapotok, amikben egy objektum szuperpozíció nélkül is lehet), amivel egyébként az összefonódás meg is szűnik. Ilyen összefonódott esetben két objektum (kvantum)állapota kölcsönösen meghatározza egymást annak ellenére, hogy szuperpozíció állapotában is lehetnek. Ilyenkor a teljes rendszer állapotát nem lehet pusztán a részrendszerek állapotának (független) megadásával leírni, ahogy látni fogjuk a rendszerben tárolt információ dimenziója magasabb , mint a hagyományosan, a részrendszerek dimenziójának összegével számolt érték. Ez egy tipikus kvantumjelenség, aminek nincs megfelelője a klasszikus fizikában. Az összefonódottság általában együtt keletkező részecskék közt produkálható legegyszerűbben, de fennállhat egymástól a térben távol került (így távol eső) objektumok között is (pár éve, egymástól kb. 150 km-re levő összefonódott részecskepárt is sikerült már kísérletileg előállítani). Az egyik objektumon bekövetkező változás ekkor is azonnal megjelenik a másik objektumon is, az is megváltozik. Általában a természetben az összefonódott állapot időben gyorsan, akár spontán is, megszűnik, a gyakorlatban a kvantumszámítógépek elterjedését ez nagymértékben akadályozza/lassítja. A kvantum-összefonódás létrejöttét a koherencia (vagy koherens szuperpozíció) jelenségnek, annak megszűnését a dekoherencia jelenségnek (a szuperpozíció megszűnésének) nevezzük. A későbbiekben matematikailag is le fogjuk írni a jelenséget.

A következő alfejezetben azt mutatjuk be, hogy a kvantummechanika nem teljes fizikai elmélet (nem képes a világ leírására), nem egyeztethető össze a klasszikus és a relativisztikus fizikával.