A harmonikus oszcillátor az egy olyan valami, aminek a mozgásegyenlete
d^2 x/dt^2 = -omega^2 x
(pl. egy rugóval rögzített test kis megnyúlásra). Ha ezt megkvantálod (azaz, felírod a fenti klasszikus mozgásegyenletnek megfelelő Schrödinger-egyenletet), akkor kiszámolhatod, hogy az állapotait egy n=0,1,2,... pozitív egész számmal lehet jellemezni, és ezek energiája
E=hvonas omega(n+1/2)
ahol hvonas=h/2/pi, h a Planck-állandó. Látható, hogy a legalacsonyabb energiaszintjén sem nulla az energiája, ezt hívjuk zérusponti energiának.
A kvantumtérelméletben az elektromágneses erőteret is úgy írjuk le, mint harmonikus oszcillátorok sokaságát. Ha az elektromos erőteret egy V térfogatú kockán belül tekintem csak, akkor ott az x,y,z változókban Fourier-sorba tudom fejteni:
E(x,y,z,t)= szumma i-re A_i(t) sin(kx_i x+ky_i y+ kz_i z)
és ekkor az A_i együtthatók pont a harmonikus oszcillátor mozgásegyenletének tesznek eleget. Ekkor a térkvantálás során azt tesszük fel, hogy ezek a harmonikus oszcillátorok pont ugyanúgy kvantálhatóak, mint egy valódi harmónikus oszcillátor (pl. egy molekula egy rezgési módusa), csak nincs zérusponti energiájuk. Így az elektromágneses erőtér energiájára egy véges és a mozgásegyenletekből következően megmaradó mennyiséget kapunk.
Fotonnak ennek az erőtérnek egy elemi gerjesztését nevezzük, azaz, amikor valamelyik lehetséges A_i oszcillátort egyel magasabb n indexű állapotába gerjesztjük. Meg lehet mutatni, hogy ezek a kvantumok sok szempontból részecskeszerűen tudnak viselkedni (pl. ütközésekkor).