ตัวทำละลายควอนตัมโดยพื้นฐานแล้วคือของไหลยิ่งยวด (หรือเรียกอีกอย่างว่าของเหลวควอนตัม ) ที่ใช้ในการละลายสารเคมีชนิดอื่นของไหลยิ่งยวดใดๆ ก็สามารถทำหน้าที่เป็นตัวทำละลายควอนตัมได้ในทางทฤษฎี แต่ในทางปฏิบัติ สื่อกลางของไหลยิ่งยวดที่ใช้งานได้จริงในปัจจุบันมีเพียงฮีเลียม-4 เท่านั้น และได้ทำสำเร็จแล้วภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุมได้ ตัวทำละลายดังกล่าวอยู่ระหว่างการวิจัยเพื่อใช้ใน เทคนิค ทางสเปกโทรสโกปีในสาขาเคมีวิเคราะห์เนื่องจากคุณสมบัติทางจลนศาสตร์ที่เหนือกว่า^{[ 1 ]}

สสารใดๆ ที่ละลาย (หรือแขวนลอยอยู่) ในของไหลยิ่งยวดจะ cenderung รวมตัวกันเป็นก้อน โดยถูกห่อหุ้มด้วย ' เปลือกการละลายเชิง ควอนตัม ' เนื่องจากลักษณะของของไหลยิ่งยวดที่ปราศจากแรงเสียดทานโดยสิ้นเชิง วัตถุทั้งหมดจึงทำตัวเหมือนลูกปืนขนาดนาโน ทำให้สารเคมี ที่ถูกละลายสามารถหมุนได้อย่างอิสระอย่างสมบูรณ์ เปลือกการละลายเชิงควอนตัมประกอบด้วยบริเวณของอะตอมฮีเลียม-4 ที่ไม่ใช่ของไหลยิ่งยวด ซึ่งล้อมรอบโมเลกุลและแสดง การเคลื่อนที่ แบบอะเดียแบติกตามจุดศูนย์กลางมวลของตัวถูกละลาย ด้วยเหตุนี้ จึงสามารถศึกษาจลนศาสตร์ของโมเลกุลที่มีสถานะเป็นก๊าซได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้ก๊าซจริง (ซึ่งอาจทำได้ยากหรือไม่สามารถทำได้จริง) จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในค่าคงที่การหมุนของสารเคมีที่กำลังตรวจสอบ เพื่อชดเชยมวลที่สูงขึ้นซึ่งเกิดจากเปลือกการละลายเชิงควอนตัม

การละลายเชิงควอนตัมประสบความสำเร็จแล้วกับสารประกอบอินทรีย์ อนินทรีย์ และ สารประกอบ ออร์กาโนเมทัล ลิกจำนวนมาก และมีการคาดการณ์ว่า นอกเหนือจากการใช้งานที่เห็นได้ชัดในด้านสเปกโทรสโกปีแล้วตัวทำละลายเชิงควอนตัมอาจถูกนำมาใช้เป็นเครื่องมือในวิศวกรรมเคมีระดับนาโน อาจเพื่อผลิตชิ้นส่วนสำหรับใช้ในนาโนเทคโนโลยี