これは，通常の光の干渉とは異なる量子光学的な現象で，ビームスプリッタに2つの光子が同時に入射した場合，2つの光子が同じ側に必ず揃って出力されるというものである。この時，ビームスプリッタの後方に設置した2つの単一光子検出器において，同時検出事象が計数（同時計数）されることはない。
一方，2つの光路長に差がある場合には，各光子は確率的にビームスプリッタの2つの出力側から出力されるため，一定の同時計数が得られる。量子OCTはこの性質を利用しており，参照側の遅延ミラーを掃引しながら同時計数し，ディップ信号の位置を検出することで，サンプル内での光の反射位置（＝被測定物の位置）を知ることができる。OCT同様，干渉信号の拡がり（ディップの半値全幅）が分解能に対応し，光源である光子が広帯域であるほど高分解能となる。
量子OCTはOCTと比較して，2つの大きな利点を持つ。1つ目は分解能向上で，同じ帯域の光源で比較したときに，より高い分解能を持つ。光源のスペクトル形状に依存するが，最大で2倍向上することを我々は明らかにしている12）。2つ目は分散耐性で，OCTで問題となる群速度分散（および全ての偶数次分散）による分解能低下が，原理上ない13, 14）。これは量子OCTの際立った特長である。これら2つの利点は，量子もつれ光による二光子量子干渉という，量子光学的現象の性質によるものである。
