单光子探测将单光子激发的单个光电子信号放大，通过脉冲甄别和数字计数等技术识别提取极弱光电子信号，达到光电探测的超灵敏极限。高效率单光子测控由于其巨大科研价值和重要战略地位已成为近年国际上最活跃的前沿领域之一，不仅是现代信息科学、精密测量、量子技术、超灵敏探测等高新技术的迫切需要，其自身迅猛发展带来了系列化原理和概念的突破，已形成一个新学科分支：单光子测控物理学，正持续地推动分子电子学、表面等离子激元学、红外光子学等以及相关高新技术发展。
方法/步骤
1、高分辨率的光谱测量： 利用单光子探测技术，可极大提高光谱测量的灵敏度和精确性，灵敏度提高3-4个数量级，可实现对微量物质成分的光谱分析，使化学成分检测和安全检查等系统达到超高灵敏度。
2、生物发光： 生物发光是一种微弱的准连续光子辐射现象。利用单光子探测技术能对生物发光进行有效探测，可用于分析生物体内特别体系的功能以及细胞的代谢或破坏过程，还能有效的推动现代医学对于脑功能和基因工程的研究。
3、光纤传感： 光纤传感工作频带宽、动态范围大、适合遥测遥控、可低损耗传输，利用单光子探测技术可极大地提高光纤传感的灵敏度和监控长度，对输油管道和海底光缆的安全监控、大型建筑的火灾报警、海岸线或边境安全等领域具有重大意义。