专家向解开量子世界之谜迈出了一步

众所周知，量子世界是复杂的，它的多层结构和微小成分无法用标准方法分析。

支撑许多不可思议的量子现象的一个原理是，我们可以同时知道量子系统的某些特性在精度上存在固有的局限性，这就是所谓的“互补性”。

例如，你越精确地知道一个粒子的位置，你就越不知道它的速度，反之亦然。事实上，这些属性中的一个越准确，我们就越不能抓住对应的属性3354来知道一个情况的确切答案，这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的准确性和确定另一个属性的准确性。然而，要实现量子物理定律规定的“妥协”极限所提供的最佳全景，是一项艰巨的任务。

现在，来自布里斯托尔大学的专家认为他们已经展示了一种更简单的方法来应对这一挑战。他们发表在《Optica》期刊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，这些领域的复杂进展越来越依赖于组合和测量量子系统特性的能力。

布里斯托尔量子工程技术实验室的研究人员设计的解决方案涉及到一种特别设计的光纤，它可以创造性地产生单个光子，因此他们可以使用一种优雅而简单的基于硬币翻转模拟的测量程序来一次测量一个光子。他们的实验同时确定了单个光子两个互补的偏振特性，实现了量子物理定律规定的妥协极限所提供的最佳“全貌”。

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，我们并不知道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。

“我们的发现揭示了我们可以通过使用实际测量设置来了解量子系统不同互补特性的局限性。这也与我们在实际实现中对量子协议的依赖所提供的信息安全性有关，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是否可以应用于测量硅集成光学平台上实现的各种不兼容属性和大规模量子态，来进一步检验量子理解的极限。这是一种用单光子路径自由编码实现多维量子态的很有前途的方法。

布里斯托大学的量子工程技术实验室在使用可扩展的先进硅光子技术实现这种量子芯片方面处于领先地位。