El mundo cuántico es notoriamente complejo, sus múltiples capas y componentes minúsculos eluden los enfoques analíticos estándar.

Uno de los principios que sustentan muchos de los fenómenos cuánticos alucinantes establece que existe un límite intrínseco a la precisión con la que podemos conocer simultáneamente ciertos pares de propiedades de un sistema cuántico, que se denominan "complementarios".

Por ejemplo, cuanto más precisamente conozca la posición de una partícula, cuanto menos precisamente puedas conocer su velocidad, y viceversa. De hecho, cuanto más precisamente se determina una de tales propiedades, cuanto menos seguros podamos estar acerca de la propiedad correspondiente, saber la respuesta precisa en un caso solo aumenta el desafío de obtener una imagen completa.

Entonces, obtener una visión de la imagen completa requiere compromisos:intercambiar la precisión en la determinación de una propiedad por una mayor precisión en la otra. Sin embargo, Lograr la mejor imagen completa posible que permiten los límites de "compensación" impuestos por las leyes de la física cuántica es una tarea abrumadora.

Ahora, los expertos de la Universidad de Bristol creen que han demostrado una forma mucho más fácil de sortear este desafío. Su trabajo, publicado en la revista Optica, podría tener implicaciones para el futuro de la seguridad de la información, ciencias biomédicas y otros campos de estudio donde los avances sofisticados dependen cada vez más de la capacidad de incorporar y medir las propiedades de los sistemas cuánticos.

La solución ideada por investigadores de los laboratorios de tecnología de ingeniería cuántica de Bristol implica una fibra óptica especialmente diseñada que puede generar fotones individuales de una manera anunciada. permitiéndoles medir un fotón a la vez utilizando un procedimiento de medición elegantemente simple basado en un análogo de un lanzamiento de moneda. Su experimento determinó simultáneamente dos propiedades de polarización complementarias de un solo fotón y logró la mejor "imagen completa" posible permitida por los límites de compensación impuestos por las leyes de la física cuántica.

"Hasta que lo logramos, No era bien sabido que tales mediciones simultáneas limitadas cuánticamente en un solo qubit de fotón podrían realizarse con una configuración básica de una manera tan simple, "dijo el Dr. Adetunmise Dada, Investigador asociado sénior en los laboratorios de tecnología de ingeniería cuántica de Bristol, y autor principal del artículo.

"Nuestros hallazgos arrojan luz sobre los límites de cuánto podemos aprender sobre las diferentes propiedades complementarias de los sistemas cuánticos mediante el uso de configuraciones prácticas de medición. También está relacionado con qué tan bien podemos confiar en la seguridad de la información proporcionada por los protocolos cuánticos en las implementaciones del mundo real". ya que los mismos principios gobiernan los límites de la información que un fisgón puede piratear en la distribución de claves cuánticas ".

Próximo, los investigadores planean ampliar aún más los límites de la comprensión cuántica, probando si su metodología podría aplicarse para medir múltiples propiedades incompatibles y en estados cuánticos a gran escala, implementado en una plataforma de óptica integrada de silicio, que es un enfoque prometedor para realizar estados cuánticos multidimensionales codificados en el grado de libertad de la trayectoria de los fotones individuales.