On peut faire en sorte que la lumière d'une même source « se rencontre » elle-même, et alors des franges apparaissent sur l'écran, comme les ondulations provoquées par deux cailloux jetés dans l'eau. Les physiciens savent depuis longtemps le faire avec deux photons, mais faire fusionner quatre particules de lumière à la fois était difficile : les sources de photons uniques perdaient trop de particules en chemin. Désormais, une équipe a utilisé une boîte quantique — un minuscule cristal qui émet des photons un par un — et un montage ingénieux qui les accumule et les libère au bon moment. Résultat : quatre photons ont atteint simultanément le séparateur de faisceau et ont créé une figure de franges.

Cette figure n'était pas qu'une jolie image. Parmi les franges, certaines sont « profondes » : leurs zones sombres restent sombres même si les photons diffèrent légèrement les uns des autres. C'est inattendu : en général, toute différence brouille l'interférence. En revanche, ces franges réagissent avec une grande sensibilité aux photons supplémentaires qui sortent parfois de la source par paires. Ainsi, la profondeur des franges sombres permet de vérifier avec précision à quel point la source est « pure ».

Une telle sensibilité sera utile en métrologie quantique, la science des mesures ultra-précises. L'analyse a montré que les franges de cette source permettent de mesurer la phase de la lumière avec une précision supérieure à la limite quantique standard. Autrement dit, nous obtenons une règle graduée plus fine que ce que l'on croyait possible. Et plus on parvient à faire interférer de photons, plus les mesures seront précises — jusqu'à la création de capteurs quantiques de nouvelle génération.