量子成像是量子光學的一個新的子領域，它利用量子相關關系，如電磁場的量子糾纏，以便對物體進行成像，其分辨率或其他成像標準超出了經典光學中的可能。量子成像的例子有量子幽靈成像、量子光刻、亞射影噪聲成像和量子傳感。量子成像有朝一日可能有助于在量子計算機中存儲數據模式和傳輸大量高度安全的加密信息。量子力學表明，光在其特征中具有固有的"不確定性"，表現為其屬性中的瞬時波動。控制這些波動--它們代表了一種"噪音"--可以改善對微弱物體的探測，產生更好的放大圖像，并使工作人員能夠更準確地定位激光束。

量子成像可以用不同的方法完成。一種方法是利用自由電子激光器的散射光。這種方法將光轉換為準單色的偽熱光。另一種被稱為無交互作用成像的方法是在不吸收光子的情況下定位一個物體。還有一種量子成像的方法被稱為幽靈成像。這個過程使用一個光子對來定義一個圖像。圖像是由兩個光子之間的相關關系產生的，相關關系越強，分辨率越高。量子光刻是量子成像的一種類型，它關注光子的各個方面，以超越經典光刻的極限。使用糾纏的光，有效的分辨率會比瑞利極限小N倍另一項研究確定，拉曼脈沖產生的波有更窄的峰值，其寬度比經典光刻技術的衍射極限小四倍。量子光刻技術在通信和計算方面有潛在的應用。另一種類型的量子成像被稱為量子計量學，或量子傳感。這個過程本質上是達到比經典光學更高的精度水平的方法。它利用量子（單個能量包）的優勢來創造測量單位。通過這樣做，量子計量學提高了精度的極限，超越了經典的嘗試。

在光子學和量子光學中，量子傳感器通常建立在連續變量系統上，即以連續自由度為特征的量子系統，如位置和動量四分儀。基本的工作機制通常依賴于使用具有擠壓或雙模式糾纏的光的狀態。這些狀態對記錄物理轉換特別敏感，最終通過干涉測量檢測出來。

許多執行量子計量學的程序需要對光的測量有確定性。一個xxx的光子源就是知道光子的來源，這有助于確定哪些測量與被成像的樣品有關。接近xxx光子源的最佳方法是通過自發參量下轉換（SPDC）。巧合測量是減少環境噪音的一個關鍵組成部分，因為它考慮到了入射光子的數量與光子數的關系。然而，這并不是一個完美的系統，因為通過對光子的不準確檢測，誤差仍然存在。

經典橢圓儀是一種薄膜材料表征方法，用于確定光照在材料上產生的反射率、相移和厚度。雖然，它只能有效地使用，如果屬性是已知的，供用戶參考和校準。量子橢圓儀有一個明顯的優勢，即不要求材料的屬性在校準時有明確的定義。這是因為任何檢測到的光子已經與另一個檢測到的光子有了相對的相位關系，保證了測量的光是來自被研究的材料。量子光學相干斷層成像（QOCT）光學相干斷層成像使用帶有距離可調鏡的邁克爾遜干涉儀。相干的光通過一個分光器，其中一個路徑打在鏡子上然后打在探測器上，另一個路徑打在樣品上然后反射到探測器上。量子模擬使用相同的前提，即糾纏光子和Hong-Ou-Mandel干涉儀。檢測到的光子的重合計數允許更多可識別的干擾，導致更少的噪音和更高的分辨率。

隨著量子成像研究的繼續，越來越多的現實世界方法出現。其中兩個重要的方法是幽靈成像和量子照明。