Holografija je moćna tehnika snimanja koja omogućuje snimanje amplitudne i fazne informacije u širokom elektromagnetskom spektru u hologram. Klasična holografija kao dio interferometrije sposobna je za najpreciznija mjerenja u industriji, primijenjenoj i fundamentalnoj znanosti. Međutim, holografija još nije u potpunosti iskorištena i shvaćena iz najtemeljnije, kvantne perspektive. Bolje razumijevanje holografije može dovesti do novih metoda koje nadmašuju klasičnu optiku i dati značajni doprinos u razumijevanju svijeta oko nas. Ova disertacija bavi se fundamentalnom i tehnički zahtjevnom zadaćom vraćanja faze s jedno-fotonskim stanjima. Prethodni napori u holografiji niske razine svjetlosti temeljili su se ili na klasičnom izvoru svjetlosti ili na složenim kvantnim shemama. Ovdje predstavljena eksperimentalna implementacija kvantne holografije ide dalje od toga demonstrirajući osnovni princip holografije sa stanjima jednog fotona. Na taj je način dana nova perspektiva na udžbenički opis zapisivanja holografske informacije. Izmjerena fotonska statistika tijekom akvizicije holograma pokazuje da se ne-klasični hologrami ne mogu objasniti klasičnom valnom teorijom. Zanimljivo je da rekonstrukcije ne-klasičnih holograma pokazuju poboljšanje amplitude i faznog kontrasta u usporedbi s klasičnim hologramima. Poboljšanje kontrasta se postiže iskorištavanjem vremenske korelacije između dva emitirana fotona iz izvora i selekcijom detektiranih događaja na temelju te vremenske korelacije i malog vremenskog prozora unutar kojeg se vrši selekcija detektiranih događaja. Tehnika je posebno atraktivna za snimanje amplitudne i fazne slike u uvjetima gdje je kritično snimati objekt s minimalnim brojem fotona.