Le monde quantique n'aime pas qu'on l'observe d'un œil distrait. Pour extraire d'un atome ou d'un photon toute l'information disponible, il faut tout un éventail d'« aiguilles » — différentes façons de poser une question. Les physiciens appellent cet éventail un ensemble complet de mesures. Mais parmi les ensembles complets, certains sont particuliers : leurs aiguilles sont disposées si régulièrement que chacune répond avec la même force. C'est comme une boussole où les quatre directions — nord, sud, est, ouest — divisent le cercle en parts égales. Une telle boussole est appelée mesure informationnellement complète et symétrique.

Cependant, la symétrie stricte est une chose capricieuse. Jusqu'à présent, personne n'a prouvé qu'une telle boussole idéale pouvait être construite dans n'importe quelle dimension. C'est pourquoi les scientifiques cherchent des chemins détournés. L'un d'eux est la boussole semi-symétrique : les aiguilles ne sont plus obligées d'être strictement identiques, mais elles donnent toujours une image complète. Les auteurs de ce nouveau travail ont construit une telle boussole avec quatre aiguilles. Pour cela, ils ont envoyé un photon unique se promener le long d'une « règle » — une chaîne de pas où, à chaque pas, la particule peut aller à droite ou à gauche. Après avoir parcouru plusieurs pas, le photon aboutit dans l'un des quatre pièges. Le piège qui se déclenche donne la réponse.

La grande surprise : cette boussole se vérifie elle-même. Les scientifiques ont montré que même si l'on ne fait confiance à aucun détail du dispositif — ni aux lentilles, ni aux miroirs, ni à la longueur des pas — le simple fait que le photon arrive dans les bons pièges avec la bonne fréquence prouve que la boussole est correctement assemblée. C'est comme si un navigateur, sans voir de carte et sans savoir où est le nord, se convainquait, par les seules indications des quatre aiguilles, qu'elles ne mentent pas. Une telle auto-vérification est nécessaire pour les réseaux quantiques du futur : avant de confier une clé secrète à un appareil, on veut savoir qu'il n'est pas un faux.

Le photon qui se promène le long d'une règle n'est pas qu'un jouet. De telles promenades sont déjà utilisées pour des calculs qu'un ordinateur ordinaire ne peut pas résoudre. Et maintenant, on découvre qu'elles servent aussi à construire des mesureurs précis. Quatre aiguilles au bout du chemin, ce sont quatre réponses honnêtes du système quantique.