Photonen sind kleine Lichtteilchen, aus denen elektromagnetische Strahlung besteht. Da sie verschiedene Zustände auf einmal annehmen können, sind sie in der Lage, große Datenmengen zu transportieren. Das ist effizient und schont Ressourcen. Statt entweder 1 oder 0 (als klassischer Binärcode) kann ein Photon beide Werte gleichzeitig besitzen. Diese Tatsache macht den entscheidenden Unterschied zwischen der klassischen- und der Quantenphysik aus.

Mithilfe bestimmter Lichteigenschaften lassen sich Informationen nicht nur übertragen, sondern auch codieren. Diese sind abhängig vom Farbspektrum, das wiederum die Energie (Lichtfrequenz) bestimmt. Ein blaues Photon hat beispielsweise mehr Energie als ein rotes. Verglichen mit der klassischen Lichtkommunikation (1/0 oder an/aus) könnte ein ganzes Alphabet zur Codierung eingesetzt werden.

Zwar machen sie ihre einzigartigen Eigenschaften für die Quantenforschung besonders interessant, gleichzeitig stellen Photonen Wissenschaftler*innen aber auch vor Herausforderungen. Die Ursache liegt in den Quanteneigenschaften begründet: Ein Lichtteilchen wird zerstört, sobald es auf ein Messgerät trifft. Seine Energie wird dann in Strom umgewandelt und als elektrischer Puls messbar.