العالم الكمومي لا يحب أن يُنظر إليه بنصف عين. لاستخراج كل المعلومات المتاحة من ذرة أو فوتون، تحتاج إلى مروحة كاملة من «الأسهم» — طرق مختلفة لطرح السؤال. يسمي الفيزيائيون هذه المروحة مجموعة قياس كاملة. لكن بين المجموعات الكاملة هناك مجموعات خاصة: أسهمها موزعة بدقة بحيث يستجيب كل منها بنفس القوة. هذا مثل بوصلة حيث الاتجاهات الأربعة — الشمال والجنوب والشرق والغرب — تقسم الدائرة بالتساوي. تسمى هذه البوصلة قياسًا متماثلًا كامل المعلومات.

لكن التماثل الصارم شيء متقلب. حتى الآن، لم يثبت أحد أنه يمكن بناء مثل هذه البوصلة المثالية في أي بُعد. لذلك يبحث العلماء عن طرق بديلة. أحدها هو البوصلة شبه المتماثلة: الأسهم لم تعد مضطرة لأن تكون متطابقة تمامًا، لكنها لا تزال تعطي صورة كاملة. مؤلفو العمل الجديد بنوا مثل هذه البوصلة من أربعة أسهم. للقيام بذلك، أطلقوا فوتونًا واحدًا في نزهة على «مسطرة» — سلسلة من الخطوات، حيث يمكن للجسيم في كل خطوة أن يتجه يمينًا أو يسارًا. بعد بضع خطوات، يصل الفوتون إلى أحد المصائد الأربعة. أي مصيدة تعمل — هذا هو الجواب.

المفاجأة الكبرى: هذه البوصلة تتحقق من نفسها. أظهر العلماء أنه حتى لو لم تثق في أي تفصيلة من تفاصيل الجهاز — لا العدسات ولا المرايا ولا طول الخطوات — فإن مجرد حقيقة أن الفوتون يصل إلى المصائد الصحيحة بالتردد الصحيح تثبت أن البوصلة مبنية بشكل صحيح. هذا مثل ملاح، دون رؤية الخريطة ودون معرفة أين الشمال، يقتنع فقط من قراءات الأسهم الأربعة أنها لا تكذب. هذا الفحص الذاتي ضروري لشبكات الكم في المستقبل: قبل أن نأتمن الجهاز على مفتاح سري، نريد أن نعرف أن الجهاز ليس مزيفًا.

الفوتون الذي يتمشى على المسطرة ليس مجرد لعبة. هذه المشيَّات تُستخدم بالفعل في حسابات لا يستطيع الكمبيوتر العادي مواجهتها. والآن اتضح أنها مناسبة أيضًا لبناء أدوات قياس دقيقة. الأسهم الأربعة في نهاية المسار هي أربع إجابات صادقة من النظام الكمومي.