量子光学
量子論によると、光は電磁波としてだけでなく真空の光速cで移動する光子と呼ばれる粒子の「流れ」とも考えられる。この粒子は古典的なビリヤードボールではなく、有限領域で波動関数により記述された量子力学的粒子であるとみなされるべきである。
各粒子はhfに等しい1つの量子エネルギーを運ぶ(hはプランク定数、fは光の周波数)。単一光子が有するエネルギーは光子を放出した原子(もしくは他の系)の離散エネルギー準位間の遷移にきっちり対応する(光子の材料吸収が逆の過程である)。また、自然放出のアインシュタインによる説明はレーザーの基本原理である誘導放出の存在を予測した。しかし、実際に発明されたメーザー(やレーザー)は反転分布を生成する方法に依存していた。
統計力学の使用は量子光学の概念にとって基礎である。光は光子の生成と消滅のための場の演算子、すなわち量子電磁気学の言葉で記述されている。
光場のしばしば出くわす状態はコヒーレント状態である。これは1960年にE. C. George Sudarshanにより導入された。