광자 상자는 양자역학의 개념을 설명하는 데 사용되는 사고 실험이다. 오스트리아의 물리학자 에르빈 슈뢰딩거가 1935년에 제안했다. 이 실험에서는 밀폐된 상자 안에 고양이, 방사성 물질, 독가스, 그리고 이를 감지하는 장치가 들어있다. 방사성 물질이 붕괴하면 감지 장치가 작동해 독가스가 방출되어 고양이가 죽게 된다.

양자역학에 따르면, 상자를 열어 관찰하기 전까지 고양이는 살아있는 상태와 죽은 상태의 중첩 상태에 있다고 본다. 이는 양자 중첩의 원리를 거시적 세계에 적용한 것으로, 관찰 전까지는 모든 가능한 상태가 동시에 존재한다는 개념을 보여준다.

이 사고 실험은 양자역학의 해석 문제, 특히 측정 문제와 현실의 본질에 대한 철학적 질문을 제기한다. 또한 거시 세계와 미시 세계 사이의 경계, 관찰자의 역할, 그리고 양자역학의 확률론적 성질에 대한 논의를 촉발시켰다.

광자 상자 실험은 실제로 수행할 수 없는 사고 실험이지만, 양자역학의 기본 원리를 이해하고 그 함의를 탐구하는 데 중요한 역할을 한다. 이는 과학 교육과 대중의 과학 이해에도 널리 사용되는 개념이다.