現代文明離不開成像技術，但是大多數照片只能捕捉可見光波段的信息，并且只能產生二維圖像。相反，現實世界是三維的，物體發射和反射的電磁波信息覆蓋整個電磁波段，從無線電波到可見光再到伽馬射線。量子相機可以拍攝3D照片，甚至可以捕捉到位于相機視野之外，但正向相機運動的物體發出的信號。這種“隔山有眼”式的技術不僅對無人駕駛汽車非常重要，也在醫療、軍事、公共安全、交通和制造業領域有廣闊的用武之地。基于單光子雪崩探測器的成像技術，該技術可以在短曝光時間內有效探測單光子，從而實現3D總有機碳分析儀成像、繞墻成像和非可見光波段成像。利用量子效應提高感光能力的成像技術，該技術可以拍攝出比傳統相機對比度更高的照片，并將照片中的噪聲降低到比經典物理學設定的理論下限還要低的程度。

量子成像技術并非只能處理電磁波。目前，基于量子力學制造的高靈敏度重力傳感器，可以通過探測不同區域重力場的細微變化以對地下成像，獲得石油蘊藏區域、地下空穴和地下管網的信息。基于單光子雪崩探測器的相機能精確測量單光子的到達時刻。如果使用短脈沖光源照射目標，計算光子從發射到返回的時間，就可以獲得距離信息，這種方法稱為3D成像。當然，必須使用弱激光以避免傷害人眼，相應地，必須采用能探測單光子的相機。一個令人意外的事實是：盡管3D成像比2D成像提供的信息多，但目前的3D成像大多基于單像素光傳感器，而不是傳統的光傳感器陣列。即：使用更少的傳感器提供了更多的信息。單像素光傳感器的優勢在于，其遠比感光陣列便宜。）