Одиночный ион кальция парит в вакуумной ловушке, удерживаемый электрическими полями, как горошина в невидимой чаше. Вокруг него — два зеркала, образующие оптическую полость: свет мечется между ними, усиливая взаимодействие с ионом. Учёные заставляют ион испустить фотон, и этот фотон оказывается запутан с внутренним состоянием иона — как если бы монетка в руке и её отражение в зеркале всегда показывали одну и ту же сторону. Затем ион испускает второй фотон, и теперь уже оба фотона связаны между собой квантовой нитью.
Шум — враг таких экспериментов. Малейшая дрожь ловушки или случайный скачок магнитного поля сбивает фазу, и вместо аккуратной пары фотонов получается каша. Здесь применили схему защиты: фазу запутанного состояния задают не самим испусканием, а внешним управляющим полем, которое можно подстраивать. Это как настройка гитары — вместо того чтобы ловить звук струны, крутят колок, и струна сама приходит в нужный тон.
В результате получена пара фотонов, запутанных по фазе, и эту фазу можно менять произвольно. Такой источник — готовый кирпичик для квантового повторителя: устройства, которое протягивает квантовую связь на сотни километров, не давая сигналу угаснуть. Ион в ловушке работает как маленькая фабрика, штампующая пары фотонов по заказу — с нужной фазой, в нужный момент.
Ион кальция-40 — тот же самый элемент, что в молоке и костях, но здесь он используется как идеальный излучатель одиночных фотонов.
В сериале «Тьма» квантовая запутанность связывает судьбы персонажей через время — здесь она связывает два фотона, вылетевших из одной ловушки.