軍事方面的用途
光子，是光的最小能量量子。單光子探測技術，是近些年剛剛起步的一種新式光電探測技術，其原理是利用新式光電效應，可對入射的單個光子進行計數，以實現對極微弱目標信號的探測。有關專家認為，單光子探測技術能將現有的機載光電探測距離從幾十公里提高到幾千公里，勢必帶來機載目標探測系統的革命，極大地改變未來空天戰場的作戰方式。
隱身飛機將無處“隱身”。F－22、B－2等飛機高超的隱身性能，幾乎使現役雷達和光電探測系統變成“瞎子”。但單光子探測系統極高的探測靈敏度，即使對F－22、B－2這樣的隱身飛機，作用距離也可達到幾百到幾千公里，可在極遠距離上發現隱身飛機，使其“無處遁形”。
空戰將從“中距”拉向“遠距”。配裝單光子探測系統的作戰飛機，由於對空目標探測距離極遠，將使空中作戰從目前的中距進一步擴為遠距。如：配掛單光子超遠程空空飛彈，火力攻擊距離可達到幾百到幾千公里之外。空中戰爭將從傳統的幾十公里的超視距作戰變為間隔幾千公里的非接觸戰爭。
“全球感知，全球打擊”成為可能。利用空中平台或臨近空間平台配裝單光子探測系統，構建單光子探測網路，只需幾部單光子探測系統就可實現對領空的全域覆蓋。在此基礎上用地面或空中遠程飛彈構建空中地面聯合火力網，把單光子探測網路作為網路中心戰的目標探測網路系統，可對任何位置（地面或空中）發射的飛彈進行目標指引，有效攻擊全球目標，實現“全球感知，全球打擊”。
光譜測量
利用單光子探測技術，可極大提高光譜測量的靈敏度和精確性，靈敏度提高3-4個數量級，可實現對微量物質成分的光譜分析，使化學成分檢測和安全檢查等系統達到超高靈敏度。
生物發光
生物發光是一種微弱的準連續光子輻射現象。利用單光子探測技術能對生物發光進行有效探測，可用於分析生物體內特別體系的功能以及細胞的代謝或破壞過程，還能有效的推動現代醫學對於腦功能和基因工程的研究。
光纖感測
光纖感測工作頻頻寬、動態範圍大、適合遙測遙控、可低損耗傳輸，利用單光子探測技術可極大地提高光纖感測的靈敏度和監控長度，對輸油管道和海底光纜的安全監控、大型建築的火災報警、海岸線或邊境安全等領域具有重大意義。
