量子糾纏是一種奇妙的量子力學現象，它表明兩個或多個物理系統之間可以存在一種超越經典物理的關聯。這種關聯意味著，當我們對其中一個系統進行測量時，我們就可以立即知道另一個系統的狀態，即使它們相隔很遠，也不需要任何信號傳遞。這種現象被愛因斯坦稱為“鬼魅般的超距作用”，他認為它是量子力學不完備的證據。但是后來的實驗表明，量子糾纏是真實存在的，并且沒有違反任何物理定律。

量子糾纏不僅是一種神奇的現象，也是一種非常有用的資源。在目前正在發展的量子技術中，量子糾纏可以用來實現量子通信、量子計算、量子密碼、量子計量等功能。例如，通過在兩個遠程的量子節點之間分配糾纏，我們就可以實現安全的信息傳輸、高效的算法運行、精確的參數估計等。

要實現這些功能，我們需要能夠在不同的物理平臺之間共享和轉移量子糾纏。例如，我們可以用原子、離子、原子集合、量子點、稀土離子或氮空位中心等系統來存儲和處理量子信息，然后用光子來在它們之間傳輸量子信息。這樣的方案已經被用來實現了不同平臺之間的遠程量子糾纏。但是，對于基于微波的平臺，如半導體自旋量子比特或超導電路，要實現這樣的連接就比較困難了，因為它們沒有與傳播光子之間的自然接口。微波和光之間存在著巨大的能量差異，導致了相互之間的損耗和噪聲。

為了克服這個限制，目前的研究集中在開發微波和光之間的相干量子轉換器。直接的無噪聲轉換是非常困難的，因為它需要滿足很多嚴格的條件，如能量守恒、動量守恒、相位匹配等。因此，目前的方案都是利用中間系統來實現轉換，如機械振子、聲子、磁子、原子等。這些方案都有各自的優缺點，但是都還沒有實現微波和光之間的量子糾纏。

發表在《科學》雜志上的一篇論文采用了一種新穎的方法來實現微波和光之間的量子糾纏。它使用了一個超導電光器件，它由一個厚度為150微米的鈮酸鋰光學諧振腔放置在一個超導鋁微波腔內，工作在7毫開爾文的溫度下。微波模式通過電光效應與光學模式耦合，形成了一個混合模式。通過對光學模式施加一個強度調制的激光脈沖，可以在微波和光之間產生非線性相互作用，并且可以控制相互作用的強度和時間。

作者利用這個裝置，實現了一種稱為“雙邊調制”的技術，它可以在兩個傳播場之間產生連續變量域的糾纏。具體來說，他們首先將一個單模態壓縮的微波場輸入到裝置中，然后通過雙邊調制將其轉換為一個雙模態壓縮態的微波-光場，并將其輸出到兩個不同頻段的探測器上。通過測量兩個場的幅度和相位差分二次諧波信號，并計算其協方差矩陣，可以證明這個輸出狀態是糾纏的。

作者使用了兩種方法來驗證糾纏：一種是基于杜安-西蒙不可分離性判據，另一種是基于基于熵不等式。他們發現，在30次重復實驗中，有28次滿足杜安-西蒙判據，有26次滿足熵不等式。他們還估計了輸出狀態的壓縮度為0.72±0.31分貝，并分析了主要的誤差來源。

這篇論文是第一次在毫開爾文環境中實現了微波和光之間的量子糾纏，為超導電路和光通信之間的量子連接打開了新的可能性。這不僅可以用來實現模塊化、可擴展、靈活的混合量子網絡，也可以用來實現新的量子傳感、量子計量和跨平臺驗證的應用。此外，這種基于雙邊調制的技術還可以用來實現更復雜的量子態的制備和操作，如高斯糾纏態、非高斯糾纏態、糾纏交換等。

這篇論文是一個重要的里程碑，但是還有很多工作需要做。例如，如何提高糾纏的質量和效率，如何實現長距離的傳輸和存儲，如何與其他平臺進行兼容和集成等。我相信，在未來的研究中，我們會看到更多的進展和突破，讓我們期待吧！