最简单场景下无不相容性的上下文性：量子比特的通信优越性

传统观点认为测量不相容性是揭示非局域性和上下文性的必要条件。与之相对，最近的一项工作 [Phys. Rev. Lett. 130, 230201 (2023)] 通过使用五结果量子比特测量展示了无需测量不相容性的广义上下文性。在本文中，我们引入了一个涉及制备特定约束的双方制备-测量通信博弈，并在最简单的测量场景中展示了无不相容性的上下文性，仅需一个三结果极值量子比特测量。这与上述五结果量子比特测量形成对比，后者可由五个三结果不相容量子比特测量的适当凸组合来模拟。此外，我们展示了该结果在信息论中的重要启示。我们的通信博弈可被视为一个受约束的 Holevo-Frankl-Weiner (HFW) 场景，因为对制备施加了操作限制。我们证明，使用量子比特的游戏最大成功概率超越了经典比特所能达到的概率，即使共享随机性是免费资源。因此，这一发现体现了量子比特在受约束 HFW 框架下相对于经典比特的优越性。由此，除了为量子基础提供新见解外，我们的结果还为探索量子比特在信息处理任务中的效能开辟了一条新途径。