La lumière est faite de paquets : les photons. Max Planck fut le premier à comprendre que la lumière est émise par quanta. Aujourd'hui, on sait diriger des photons uniques. Lorsqu'un tel photon rencontre un obturateur rapide, on ne peut pas le couper en deux — le demi-photon n'existe pas. À la place, on obtient un mélange quantique d'états avec différents nombres de photons : zéro, un, deux, trois... sans limite. C'est comme une goutte qui frappe une lame et se disperse en une gerbe d'éclaboussures, où chaque éclaboussure représente la probabilité d'un résultat particulier.
Paradoxalement, ce mélange complexe semble simple : à gauche de l'obturateur, on retrouve le même photon avec la même énergie ; à droite, l'obscurité totale ; et entre les deux, une zone de transition extrêmement fine. Un détail inattendu : si l'obturateur se ferme plus vite que la durée de l'impulsion, le détecteur peut enregistrer deux ou trois photons, alors qu'un seul a été envoyé. C'est une conséquence de l'étalement quantique.
Ce comportement de la lumière ouvre la voie à l'amélioration des photomètres (instruments de mesure de la luminosité) et des méthodes de cryptographie quantique, où chaque photon compte.
Avec un obturateur suffisamment rapide, un photon unique peut se multiplier : le détecteur voit deux ou trois photons, alors qu'un seul a été envoyé. Ce n'est pas une illusion, mais une conséquence directe de la nature quantique de la lumière.