量子世界是眾所周知的復雜，它的多層次和微小的組成部分包括標準的分析方法。

支撐許多令人難以置信的量子現象的原則之一表明，我們可以同時知道量子系統的某些屬性對的精度存在內在限制，這些屬性被稱為“互補”。

例如，您越精確地知道粒子的位置，您就越不能精確地知道它的速度，反之亦然。事實上，更確切地說，這些屬性中的一個被確定，我們對相應屬性的確定性就越低 - 在一種情況下知道精確答案只會增加獲得全局的挑戰。

一瞥全貌然后需要妥協 - 在一個屬性的確定中折衷精確度以獲得另一個屬性的精確度。然而，實現量子物理定律所施加的“權衡”限制所允許的最佳全景是一項艱巨的任務。

現在布里斯托爾大學的專家認為他們已經展示了一種更容易繞過這一挑戰的方法。他們的工作 發表在Optica雜志上 ， 可能對信息安全，生物醫學和其他研究領域的未來產生影響，其中復雜的進步越來越依賴于結合和測量量子系統特性的能力。

布里斯托爾量子工程技術實驗室 的研究人員設計的解決方案 涉及一種特殊設計的光纖，它能夠以預示的方式生成單個光子，允許他們使用基于硬幣翻轉模擬的優雅簡單的測量程序一次測量一個光子。 。他們的實驗同時確定了單個光子的兩個互補偏振特性，并且實現了量子物理定律所施加的權衡限制所允許的最佳“全圖”。

布里斯托爾量子工程技術高級研究員Adetunmise Dada博士說：“在我們管理它之前，人們并不知道單個光子量子位上的這種量子限制同時測量可以通過基本設置以如此簡單的方式實現。”實驗室，該論文的主要作者。

“我們的研究結果揭示了通過使用實際測量設置我們可以學到多少關于量子系統的不同互補特性的限制。它還與我們如何依賴量子協議在現實世界實現中提供的信息安全性有關，因為相同的原則決定了量子密鑰分發中竊聽者可以破解的信息限制。

接下來，研究人員計劃通過測試他們的方法是否可以應用于測量多個不兼容的屬性和大規模量子態，在硅集成光學平臺上實現，進一步突破量子理解的極限，這是一種很有前景的方法。實現以單光子自由度編碼的多維量子態。

位于布里斯托大學的量子工程技術實驗室是使用可擴展的最先進硅光子技術實現此類量子芯片的領導者。