在量子力学之中，所谓的“测量”需要有较严谨的定义，而特别称之为量子测量。除了实验物理上的考量之外，其涉及的层面也包括了哲学观点。

与经典物理中的测量不同，量子测量不是独立于所观测的物理系统而单独存在的，相反，测量本身即是物理系统的一部分，所作的测量会对系统的状态产生干扰。

量子力学中，可观测量在数学上常以厄米算符(Hermitian)或自伴算符来表示。此算符的本征值集合代表测量可能结果的集合。对于每个本征值而言，存在有一个对应的本征态（或本征矢量），其为系统在测量之后的状态。这种表征具有一些特质：

厄米矩阵的本征值是实数。一个测量的可能结果恰好是给定的可观测量的本征值。

一个厄米矩阵可以幺正式地对角化（参见谱定理(Spectral theorem)），产生了本征矢量的一组 正交归一基，可以架构出系统的态空间。一般来说，系统的状态可以写为任何厄米算符的线性组合。如此在物理上的意义即为任何状态可以表示为一可观测量其本征态的叠加。