Свет представляет собой поток дискретных порций — фотонов. Именно Макс Планк впервые осознал, что свет испускается квантами, положив начало квантовой теории. Сегодня технологии позволяют направлять одиночные фотоны. Когда такой фотон — квант электромагнитного поля — встречает быстрый затвор, его нельзя разделить: полуфотона не существует. Вместо этого формируется квантовая суперпозиция состояний с различным числом фотонов: ноль, один, два, три... без ограничений. Это напоминает каплю, которая ударяется о лезвие и разлетается фонтаном брызг, где каждая брызга — вероятность конкретного исхода (аналогия упрощает: на самом деле это не капли, а квантовые состояния, существующие одновременно до измерения).

Парадоксально, но эта сложная суперпозиция выглядит просто: слева от затвора — всё тот же фотон с прежней энергией, справа — полная темнота, а между ними — тончайшая переходная зона. Неожиданная деталь: если затвор сработает быстрее длительности импульса, детектор может зарегистрировать два или три фотона, хотя посылали строго один. Это следствие квантового размазывания — перераспределения вероятностей по состояниям с разным числом частиц, возникающего из-за быстрого изменения граничных условий.

Такое поведение света открывает путь к улучшению фотометров (приборов для измерения яркости) и методов квантовой криптографии, где важен каждый фотон.