以上的处理方法都是经典的。不过，这种方法可以被推广成量子力学的方法，只需要将其中一个经典量重新解释为量子力学量。这个量就是上面用狄拉克符号写成的琼斯矢量：将其从原本双缝实验中的经典描述改为用于描述光子量子态的态矢量。
光子的能量和动量
通过普朗克的能量量子化假设和爱因斯坦对光电效应实验的解释，爱因斯坦提出了电磁波的能量是由不可再分的能量子组成的，这种不可再分的能量子称为光子。
能量
由普朗克的能量量子化假设，光子的能量正比于电磁波的角频率：
则如在体积为V的盒子内存在有N个光子，电磁场的能量密度为。
根据对应原理，当光子数量很大时，量子化的能量密度必须和经典场的能量密度一致。从而对于很大的N，我们有.
则可得到盒子中的光子数量.
动量
Double-slit experiment when performed with electrons. The results are similar for photons. The figures show the buildup over time of electron collisions with the screen.
从对应原理还可以得到光子的动量，其动量密度对应着经典的玻印亭矢量除以光速的平方，即
即一个光子的动量为。
量子力学中的几率本性
单个光子的干涉几率
将几率的概念应用到解释光子的行为时，有两种方法可以考虑：一种是用几率计算处在某个特定态上的可能的光子数量，另一种是用几率计算单个光子处在某个特定态上的可能性。前一种方法的结果会违反能量守恒；后一种方法虽然不直观但确实是可行的。狄拉克在双缝实验中对这一点进行了解释：
| “ | 在量子力学发现以前不久，人们就已了解到，光波和光子之间的联系必须是统计的性质。然而，他们没有清楚地了解到，波函数告诉我们的是一个光子在一特定位置上的几率，而不是在那个位置上可能有的光子数目。这一区别的重要性可在下面看清楚。假定我们令大量光子组成的光束分裂为两个强度相等的部分。按照光束的强度与其中可能的光子数目相联系的假定，我们就会得到，光子总数的一般分别走入每一组分。现在，如果使这两个组分互相干涉，我们就得要求，在一个组分中的一个光子能够与另一组分中的一个光子互相干涉。在某些情况下，这两个光子就要互相抵消，而在另一些情况下，它们就要产生四个光子。这样一来，就会和能量守恒相矛盾了。而新的理论把波函数与一个光子的几率联系起来，就克服了这一困难，因为这个理论认定，每一光子都是部分地走入两个组分中的每一个。这样，每一个光子只与它自己发生干涉。从来不会出现两个不同的光子之间的干涉。 | ” |
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—保罗·狄拉克，《量子力学原理》第四版，第一章第3节 | ||