تخيل أنك تلتقط صورة لتمثال في شبه ظلام. أمامك معضلة: إما التقاط صورة واحدة ساطعة أو سلسلة من اللقطات الخافتة من زوايا مختلفة. في الحالة الأولى، تكون الجودة محدودة بـ الضوضاء الفوتونية — وهي الحبيبية الناتجة عن نقص الفوتونات — وفي الحالة الثانية، تتداخل التفاصيل مع بعضها البعض، ويصبح استعادة البنية ثلاثية الأبعاد أكثر صعوبة. تواجه الماسحات الدقيقة بالأشعة السينية (أجهزة التصوير المقطعي الدقيق) المشكلة نفسها: فهي تمسح العينة من زوايا مختلفة، وتجمع الإشعاع الموهن بالجسم، ثم تحسب البنية الداخلية.
استنتج العلماء مبدأً عالميًا: بغض النظر عن استراتيجية التصوير المختارة — سواء بزيادة عدد الإسقاطات، أو تراكم الإشارة في كل إسقاط، أو مزيج منهما — فإن الحد الأدنى للدقة القابلة للتحقيق في أي نقطة من الحجم المستعاد يتحدد حصريًا بالعدد الإجمالي للفوتونات المسجلة. ويوصف هذا الاعتماد بالجذر التكعيبي: لمضاعفة الوضوح، يلزم عدد فوتونات أكبر بثماني مرات. التشبيه بالمصور في الشفق دقيق، لكنه يبسط الواقع: في التصوير المقطعي، الطبيعة ثلاثية الأبعاد للمهمة تجعل تراكم الإشارة أكثر "تكلفة" — كل زاوية إضافية تضيف معلومات، ولكنها أيضًا توزع ميزانية الفوتونات على عدد أكبر من القياسات.
تكمن القيمة العملية لهذا الاكتشاف في إمكانية حساب التوازن الأمثل بين عدد الإسقاطات وزمن التعرض لأي ماسح مقطعي محدد مسبقًا. أنشأ الباحثون آلة حاسبة مفتوحة المصدر: يقوم المشغل بإدخال معلمات الجهاز (طاقة الحزمة، الهندسة، خصائص الكاشف) — ويحصل على خريطة للدقة المتوقعة. وهذا يتيح تجنب إهدار الوقت والموارد، وكذلك التنبؤ بالتفاصيل التي ستكون مرئية في العينة وتلك التي ستبقى خارج الحد الفيزيائي.
لمضاعفة الوضوح، يلزم عدد فوتونات أكبر بثماني مرات — كما لو كان على المصور في الشفق أن يجمع الضوء ليس لثانية واحدة بل لثماني ثوانٍ لتظهر تفاصيل أدق بمرتين.