现代文明离不开成像技术，但是大多数照片只能捕捉可见光波段的信息，并且只能产生二维图像。相反，现实世界是三维的，物体发射和反射的电磁波信息覆盖整个电磁波段，从无线电波到可见光再到伽马射线。量子相机可以拍摄3D照片，甚至可以捕捉到位于相机视野之外，但正向相机运动的物体发出的信号。这种“隔山有眼”式的技术不仅对无人驾驶汽车非常重要，也在医疗、军事、公共安全、交通和制造业领域有广阔的用武之地。基于单光子雪崩探测器的成像技术，该技术可以在短曝光时间内有效探测单光子，从而实现3D总有机碳分析仪成像、绕墙成像和非可见光波段成像。利用量子效应提高感光能力的成像技术，该技术可以拍摄出比传统相机对比度更高的照片，并将照片中的噪声降低到比经典物理学设定的理论下限还要低的程度。

量子成像技术并非只能处理电磁波。目前，基于量子力学制造的高灵敏度重力传感器，可以通过探测不同区域重力场的细微变化以对地下成像，获得石油蕴藏区域、地下空穴和地下管网的信息。基于单光子雪崩探测器的相机能精确测量单光子的到达时刻。如果使用短脉冲光源照射目标，计算光子从发射到返回的时间，就可以获得距离信息，这种方法称为3D成像。当然，必须使用弱激光以避免伤害人眼，相应地，必须采用能探测单光子的相机。一个令人意外的事实是：尽管3D成像比2D成像提供的信息多，但目前的3D成像大多基于单像素光传感器，而不是传统的光传感器阵列。即：使用更少的传感器提供了更多的信息。单像素光传感器的优势在于，其远比感光阵列便宜。）