Aloitetaan lisäämällä toinen samanlainen SG-laitteisto ensimmäisen perään kuvan (a) mukaisesti. Merkintä SG$\hat{\mathbf{z}}$ tarkoittaa SG-laitetta, jossa magneettikenttä on pystysuuntainen, eli $z$-akselin suuntainen. Ensimmäisen SG-laite jakaa atomisuihkun ylös- ja alaspäin meneviin osiin, riippuen spinin pystysuuntaisen komponentin arvosta $\pm\hbar/2$. Pysäytämme alaspäin menevän suihkun levyllä, jolloin toiseen laitteeseen jatkavat vain ylöspäin poikenneet atomit. Tästä toisesta laitteesta tuleekin ulos vain yksi atomisuihku: kaikki atomit kääntyvät ylöspäin. Tämä ei liene järin yllättävää: jos kaikkien näiden atomien spinit olivat ensimmäisen laitteiston jälkeen ylöspäin, odotamme niiden olevan toisenkin laitteen jälkeen ylöspäin, kun välillä ei ole tapahtunut mitään. 
 
Leikitään nyt hieman spineillä ja katsotaan mitä tapahtuu, jos ensimmäisen SG-laitteen perään lisätäänkin erisuuntainen SG-laite. Tehdään siis samantapainen koe kuin äsken, mutta ohjataan tällä kertaa ylöspäin mennyt atomisuihku vaakasuuntaiseen SG-laitteeseen, eli sellaiseen SG-laitteeseen, jonka magneettikenttä on $x$-akselin suuntainen. Järjestely on piirretty kuvaan (b): 

Mitä voisi kuvitella tapahtuvan klassisen fysiikan perusteella? Voisi ehkä olettaa, että koska ensimmäisen laitteiston jäljiltä atomien magneettiset momentit ovat pystysuuntaisia, vaakasuuntainen magneettikenttä ei vaikuttaisi niihin, eikä atomisuihku siten jakautuisi. Se mitä nähdään, on kuitenkin jotain aivan muuta: atomisuihku jakautuu jälleen kahteen osaan ja valokuvauslevylle piirtyy yhtä vahvat jäljet sekä kohtaan “vasen” ($S_x$-) että kohtaan “oikea” ($S_x$+). Molemmat mittaustulokset ovat siis yhtä todennäköiset. Edelleen on mahdollista jossitella: entä jos ensimmäisestä laitteesta ylöspäin kääntyneillä atomeilla, joille siis $S_z=+\hbar/2$, on myös hyvin määritelty spinin $x$-komponentti, joka on $S_x=+\hbar/2$ puolelle niistä, and $S_x=-\hbar/2$ toiselle puolelle? Toisin sanoen: mitä jos toisesta laitteesta tulevien atomien spineillä on sekä hyvin määritelty $z$- komponentti että $x$- komponentti, kun kerran molemmat on mitattu? 
Jotta voidaan kokeilla, onko tämä totta, lisätään mukaan kolmaskin SG-laitteisto, tällä kertaa pystysuuntainen. Valitaan oikealle kääntynyt atomisuihku ja annetaan sen jälleen jatkaa matkaansa SG$\hat{\mathbf{z}}$-laitteistoon. Toisin sanoen kolmanteen laitteeseen menevät ne atomit, joiden spinin $x$-komponentti on $S_x=+\hbar/2$, joita merkitään kuvassa $S_x$+. Koejärjestely näkyy kuvassa (c). 

Koska kolmas laitteisto on samanlainen kuin ensimmäinen, klassisen hypoteesin mukaan kaikkien atomien pitäisi jälleen kääntyä ylöspäin, koska ensimmäisestä laitteistosta päästettiin jatkoon vain ylöspäin menneet atomit. Siispä atomisuihkun pitäisi taipua, mutta ei jakaantua. Koe kuitenkin näyttää, että atomisuihku jakautuu jälleen ylös ja alas meneviin osiin. Havainnot näyttävät kiistatta, että klassinen ennuste on ristiriidassa kokeellisten tulosten kanssa. 
Tämä näyttää selvästi, etteivät kaksi spinin komponenttia, $z$ ja $x$ voi olla hyvin määriteltyjä samaan aikaan. Havainto ilmentää Heisenbergin epätarkkuusperiaatetta, jolle on omistettu kokonainen luku tässä kvanttisanakirjassa. Klassisesti voisi silti ajatella, että kun toinen komponenteista, vaikkapa $x$ mitataan, $z$-komponentti muuttuu hallitsemattomasti, jolloin $z$-komponentin arvo olisi edelleen hyvin määritelty, mutta emme vain tietäisi sitä edellisen mittauksen aiheuttaman häiriön takia. Tämä ajatus on kuitenkin ristiriidassa erään toisen havainnon kanssa: kvantti-interferenssi eli aaltoluonne ei jätä tilaa tälle klassiselle selitykselle. Kyse ei siis ole siitä, että $z$- komponentti olisi hyvin määritelty mutta tuntematon: voidaan tehdä koe, joka paljastaa, että molemmat tilat “ylös” ja “alas” ovat olemassa samaan aikaan! Matemaattisesti tämä seuraa superpositioperiaatteesta, jonka mukaan systeemin tilaa kuvaava vektori voidaan esittää toisten tilavektorien summana. Yllä olevan esimerkin tapauksessa tila kirjoitetaan muodossa: