Обычный почтовый конверт имеет прямоугольную форму, и письмо внутри неё не меняет свойств конверта. С фотонами — частицами света — ситуация иная: их «форма» во времени может быть разной, и эта форма сама по себе несёт информацию. В новой работе физики создали одиночные микроволновые фотоны (это свет, но с гораздо большей длиной волны, чем видимый) и придали им три разные временные формы — как если бы три письма положили в конверты разной геометрии.

Эти три формы взаимно ортогональны: математически они не перекрываются, как три разные буквы алфавита. Фотоны отправили по 30-метровому кабелю, охлаждённому до сверхнизких температур, где тепловой шум почти исчезает. На другом конце стоял приёмник, который мог поглотить одну форму и отразить две другие, причём делал это с высокой избирательностью — в 40 раз лучше, чем для нежелательных форм. Это похоже на почтовый ящик, который забирает только конверты определённой формы, а остальные возвращает отправителю.

Такой трюк расширяет возможности квантовой связи. Раньше для передачи квантового состояния использовали только одну стандартную форму фотона, теперь же можно кодировать информацию в самой форме и на приёмнике выбирать, какую именно форму прочитать. Это шаг к квантовым сетям, где узлы обмениваются фотонами с разными временными профилями, не мешая друг другу.