在量子力學理論中，當若干個粒子相互作用時，各粒子的特性會綜合為整體性質，無法單個描述，只能表述整體性質，因此稱為量子糾纏現象。物理學家們已經利用量子糾纏技術成功實現了數十公里距離的量子信息傳遞，這為量子計算機和量子網絡的發展和應用奠定了基礎。
量子通信技術的新突破並非藉助單一學科技術來實現，而是通過多學科的各種當代最先進技術的綜合應用來實現的。量子糾纏現象反應了微觀粒子之間的奇妙狀態，舉個例子來說，我們經常玩的陀螺可以順時針旋轉或者逆時針旋轉，但其在同一時效下只能保持一種狀態，量子物理理論中的粒子卻可以同時保持順時針和逆時針的旋轉狀態，直到其被測量時才具體以其中一種狀態展現。處於量子糾纏中的兩個粒子的每一個粒子都處於兩種狀態中的其中一種不確定狀態，而且是相互關聯的，如果其中一個粒子處於順時針旋轉狀態，另外一個粒子則處於逆時針旋轉狀態。因此，不管這兩個粒子相距有多麼遙遠，只要研究人員測得其中一個粒子的自旋狀態，另外一個粒子的自旋方向也就被自動獲知。
未來的量子計算機和量子網絡即是基於量子糾纏原理來實現的，而且這種信息通訊方式可以令黑客技術無從下手，望洋興嘆。因為一旦黑客侵入量子通訊網絡，就會破壞掉量子糾纏狀態，從而暴露出黑客行蹤。另外在量子網絡的通訊節點，也會通過利用量子糾纏技術來進行數據加密，保證信息在中繼節點處不被破譯解碼，從而使得整個通訊過程無懈可擊。實現量子通訊首先要解決的問題就是如何實現遠距離的量子糾纏，科研人員最初用光纖實現了1.3公里距離的2個量子比特的信息傳輸，後來又將這一傳輸距離拓展到50多公里。
這一實驗的技術細節相當複雜，但是原理卻相對簡單。研究人員在同一個實驗室建兩個相同的工作站，每個工作站都含有一團銣原子。然後用激光激發銣原子，從而產生光量子信息，該光量子信息的偏振度可為順時針或逆時針方向，而且與銣原子的內部狀態量子糾纏在一起。然後，將該量子信號沿著兩根平行的11公里長的光纖送到目的地實驗室建立的第三工作站，在那裡光量子時刻保持著與兩團銣原子的量子糾纏信息。
根據量子力學理論，觀測可影響被測對象的狀態，因此，通過對目的地實驗室接收到的量子信號進行觀測測量，可立即獲知11公里外實驗室銣原子的相應量子信息。在實驗過程中，為了降低在光纖傳輸中產生的信號衰減，研究人員使用激光脈衝以及波導設備來將光量子的波長拉長60%，從而使得傳輸過程順利實現。
我們知道，在傳統的網絡連接中，因為線路傳輸損耗，信號功率和能量會不斷衰減造成失真，通過設立中繼站對衰減的信號進行放大，從而可大大延長網絡的有效傳輸距離。為了解決量子信號傳輸過程中因噪聲等因素引起的變弱衰減現象，研究人員通過開發量子中繼器來補充在傳輸過程中的量子信號能量，保證量子信號攜帶的量子比特在傳輸過程中不發生改變，從而可保證量子通訊不會受限於傳輸距離的遠近。
我們相信，隨著量子通訊相關領域的不斷髮展和突破，必將為量子計算機和量子網絡的開發和應用鋪平道路，同時也會給科學工程領域以及人們的日常工作、生活帶來深刻變革。
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