这项实验是未来量子通信和量子计算的重要一步，它可能会做一些经典计算机无法做到的事情，比如破解强大的加密代码，模拟复杂新药在体内的行为。两个光子之间的干扰可以连接遥远的量子处理器，使类似互联网的量子计算机网络成为可能。

使用原本具有不同颜色(波长)的光子很重要，因为它模仿了量子计算机的运行方式。例如，可见光光子可以与被捕获的原子、离子或其他系统相互作用，这些系统可以作为计算机内存的量子版本，而波长较长的光子(近红外)可以通过光纤长距离传播。

正如在复杂的网络计算成为可能之前，经典计算机需要可靠的方式来传输、存储和处理电子一样，NIST的研究结果使量子计算信息的交换离现实又近了一步。

在他们的研究中，NIST和陆军研究实验室、马里兰大学相邻建筑的物理学家和工程师合作，创造了两种不同的独立光子源。在一栋建筑中，一组铷原子被激发出波长为780纳米的单光子，位于可见光光谱的红端。在150米外的另一座大楼里，一个被捕获的钡离子被诱导发射波长为493纳米的光子——比光谱的蓝色端短了近40%。

然后，研究人员必须使蓝色光子与红色光子完全相同。为此，联合量子研究所(NIST和马里兰大学的合作伙伴)的Alexander Craddock, Trey Porto和Steven Rolston和他们的同事将蓝色光子和红外光混合在一个特殊的晶体中。该晶体利用红外光将蓝色光子转换成与另一栋建筑中的红色光子相匹配的波长，同时保留其原始属性。然后，研究小组将光子通过一条150米长的光纤发送到另一栋建筑，与几乎相同的红色光子相遇。

光子是如此相似，以至于在实验装置中不可能将它们区分开来。单个光子通常是相互独立的。但是由于光特有的量子特性，当两个难以区分的光子相互干扰时，它们的路径就会相互关联，或者相互依赖。这种量子相关可以作为一种强大的计算工具。

不出所料，研究人员在分别产生的光子对相交时观察到了这种相关性。光子对通过一种被称为分束器的光学元件，该元件可以将光子以两条路径中的一条发送出去。单独行动时，每个光子会做自己的事情，并且有50%的机会通过任何一条路径。但这两个难以区分的光子像波浪一样重叠在一起。由于奇异的量子干涉，它们一直在一起，总是走在同一条路上。将这些曾经独立的光子连接在一起，这种干涉效应可能会在量子信息处理中执行许多有用的任务。

研究人员将他们的发现发表在了最近一期的《物理评论快报。

如果这种干涉模式与量子力学的另一种奇异特性纠缠相关联，那么与量子计算的直接联系就会出现。当两个或两个以上的光子或其他粒子以这样一种方式制备时，即使粒子相距很远，其中一个的特定属性(例如动量)的测量也会自动确定另一个的相同属性，这种现象就会发生。纠缠是许多量子信息方案的核心，包括量子计算和加密。

在该团队的实验中，这两个光子没有与产生它们的系统纠缠在一起。但波尔图说，在未来的研究中，将红色光子与产生红色光子的铷原子群纠缠在一起应该相对容易。同样，蓝色光子也可能与产生它们的被困离子纠缠在一起。当两个光子干涉时，这种连接将把红色光子-铷原子和蓝色光子-离子之间的纠缠转移到铷原子和被困离子之间的纠缠。

波尔图指出，正是这种纠缠的传递——这种信息的传递——奠定了量子计算机潜在的巨大能力。