众所周知，量子世界是复杂的，其多层结构和微小的组成部分无法使用标准的分析方法。
支撑许多不可思议的量子现象的原理之一是，我们可以同时知道量子系统的某些特性在精度上有内在的局限性，这就是所谓的“互补性”。
例如，你越准确地知道粒子的位置，就越不知道粒子的速度，反之亦然。事实上，这些属性中有一个越准确，我们就越不能把握相应的属性——知道一种情况下的准确答案，只会增加获得全貌的挑战。
显然，这需要妥协——我们必须平衡确定一个属性时的准确性和确定另一个属性时的准确性。然而，实现量子物理定律规定的“妥协”极限所提供的最佳全景图是一项艰巨的任务。
现在，布里斯托尔大学的专家认为他们已经展示了一种更容易的方法来应对这一挑战。他们发表在《Optica》杂志上的工作可能会对信息安全、生物医学和其他研究领域的未来产生影响，在这些领域，复杂的进展越来越依赖于结合和测量量子系统特性的能力。
布里斯托量子工程技术实验室的研究人员设计的解决方案涉及一种特殊设计的光纤，这种光纤可以开创性地产生单个光子，因此他们可以使用基于硬币翻转模拟的优雅而简单的测量程序一次测量一个光子。他们的实验同时确定了单个光子的两个互补偏振特性，实现了量子物理定律规定的折中极限所提供的最佳“全图”。
布里斯托尔量子工程技术高级研究员Adetunmise Dada博士说：“在我们成功之前，我们不知道我们可以通过简单的方法和基本的设置同时测量单光子量子比特的量子极限。”实验室，论文主要作者。
“我们的发现揭示了通过使用实际的测量设置，我们可以了解到多少关于量子系统不同互补特性的局限性。这也与我们在现实实现中依赖量子协议提供的信息安全有关，因为同样的原理控制着窃听者在量子密钥分发中可以破解的信息限制。”
接下来，研究人员计划通过测试他们的方法能否应用于测量在硅集成光学平台上实现的各种不相容特性和大尺度量子态，进一步检验量子理解的极限，这是一种很有前途的实现单光子路径自由编码的多维量子态的方法。
布里斯托大学的量子工程技术实验室是使用可扩展和先进的硅光子技术实现这种量子芯片的领导者。
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