Madde ve ışığın, atom ve atomaltı seviyelerdeki davranışlarını inceleyen bir bilim dalıdır. Moleküllerin, atomların ve bunları meydana getiren elektron, proton, nötron, kuark, gluon ve benzeri atomaltı parçacıkların özelliklerini açıklamaya çalışır. Çalışma alanı, parçacıkların birbirleriyle ve ışık, X ışını, gama ışını gibi elektromanyetik radyasyonlarla olan etkileşimlerini de kapsar. İngilizcedeki karşılığı quantum, Latince 'quantus' (ne kadar ne büyüklükte) sözcüğünden gelir ve kuramın belirli fiziksel nicelikler için kullandığı kesikli birimlere gönderme yapar. İngilizce 'mechanics' sözcüğü ise "bir şeyin çalışma prensibi" anlamına gelir. Belirsizlik ilkesi, anti madde, Planck Sabiti, kara cisim ışınımı, dalga kuramı, alan teorileri gibi kavram ve kuramlar bu alanda geliştirilmiş ve klasik fiziğin sarsılmasına ve farklılaşmasına sebep olmuştur.
