التراكب والاحتمالية هما مبدان أساسيان في ميكانيك الكم. والتراكب يعني إمكانية جمع أي حالتين كموميتين أو أكثر لتنتج حالة كمومية، أو أن الحالة الكمومية يمكن أن تكون مجموع حالتين كموميتين أو أكثر.

هنا تقوم الجسيمات بعمل شيئين أو أكثر (مئات أو ملايين) في الوقت نفسه. هذا يمكن المنظومة الكمومية من إنجاز أعمال خارقةٍ مقارنةً بالمنظومة التقليدية. هذه الظاهرة مكنت من ظهور التعقيد الذي نراه في مواد الكون؛ فمن مادة بسيطة كانت تملأ الكون في بدايات تكونه بشكل ذرات الهيدروجين فقط إلى نشوء عنصر الهيليوم (تتألف نواته من بروتونين ونيترونين إلى العناصر المتدرّجة في التعقيد كالكاربون والأوكسجين والكبريت، ومعظم عناصر الجدول الدوري التي يتألف منها الكون الحالي.

حسب ميكانيكا الكم، فإن وجود عدة بروتونات (موجبة الشحنة) في النواة يقتضي تحول بعضها إلى نيوترونات (متعادلة الشحنة)، كما أن وجود مزيد من النيوترونات يحتّم تحوُّل بعضها إلى بروتونات؛ بحيث يكون عدد البروتونات مساويًا تقريبًا لعدد النيوترونات والتي ستُشكّل الوزن الذري حيث الإلكترونات واطئة الكتلة ويمكن إهمالها. من المعروف أن العامل الحاسم الذي يحدِّد طبيعة العنصر (خواصه الكيميائية) هو عدد البروتونات وبالتالي عدد الإلكترونات المساوي له (العدد الذري). وإذا كان للعنصر العدد الذري نفسه ولكن الوزن الذري مختلف، كأن تكون النواة تحتوي على نيوترون واحد أو أكثر زيادة عن عدد البروتونات، فهذه ستكون نظائر (Isotopes) للعنصر. للبروتون والنيترون نمطان مختلفان من البرم المغزلي (Spin) الذي يمكنهما من الترابط معا. يُشبههما (2014) McFadden & AlKhalili برقصة الفالس الحميمية البطيئة، ورقصة الوينغ السريعة. الشيء الذي يمكّنهما من الارتباط هو قيامهما بكلا النوعين المختلفين من البرم في الوقت نفسه، من خلال ظاهرة التراكب، بدون هذه الظاهرة لا يمكن للبروتونات والنيوترونات من الالتصاق معًا في النواة. أمثلة أخرى تشمل وجود الجسيم في أكثر من مكان في نفس الوقت، واتخاذ المعلومة لقيم مختلفة في نفس الوقت كما في الكومبيوتر الكمومي.