量子技术未来最重要的应用之一就是精密时钟。目前，最精确的被广泛应用的时钟是放置在世界各地的原子钟，每天出现的误差在纳秒级别。如果没有这样的时钟，我们每天使用的GPS系统就无法工作。正在开发的下一代时钟旨在将时钟精度再提高10000倍。当这种时钟最终取代现有时钟时，一个重要的问题出现了:如何同步这种精确的时钟？
目前，时钟同步是通过在各个时钟之间发送信号，并根据信号的到达商定一个共同时间来执行的。但是这种方法成立的基础是假设信号在传输过程中没有发生变化。但是如果运用于更精确的时钟，大气中的波动会打乱时钟同步。一种更好的方法是使用量子纠缠来同步时钟，称为量子时钟同步(QCS)。是在2000年被Jonathan Dowling(上海纽约大学物理研究所的成员之一)和他的同事所提出的，一方首先共享一组纠缠的量子比特，然后通过适当的测量，就可以在双方之间传送定时信息。不幸的是，这种方法有一个致命的缺陷:有一个隐藏的假设，即双方必须对如何定义其量子态有相同的约定协议。这是由加州理工大学教授约翰·普雷斯基尔(John Preskill)在原稿发表后不久指出的，多年来，人们一直认为量子时钟同步方法在实践中行不通。
QCS方法在20年前提出，工作原理是两个时钟分别记为Alice和Bob，他们共享一个单重态，这是一个静止状态，原子的哈密顿量不随时间演化而改变。时钟启动时，Alice在正基准上进行测量，并将测量结果发送给Bob。Alice的测量使单重态坍缩，Bob的量子态随着Alice在相位中的时间信息而滴答作响。Bob基于Alice的测量结果选择他的量子态，并随后对他的量子态进行测量，以估计Alice在相位中编码的时间，用于同步他的时钟。
尽管QCS优雅简单，但其最初假设时钟之间存在共同的相位基准，这相当于已经同步了时钟。因此，这一假设违背了QCS的目的。如果没有公共相位基准的假设，由于不同位置的时钟具有不同的时间，所以单重态存在相对相位。可以理解如下，例如量子态∣0〉被局部定义到某个全局相位
。然后，在每个时钟，定义状态的叠加为
(见图1)。由于这两个时钟都没有彼此的时间信息，因此它们无法校正相对相位，这反过来又使QCS的实施变得不切实际。因此，QCS行不通。
Tim Byrnes教授、Ebubechukwu Ilo-Okeke博士、Louis Tessler先生和美国路易斯安那州立大学的合作者Jonathan Dowling教授表明，使用两个不共享同一时间基准且不知道彼此时间的时钟来定义纠缠态(如单重态)是可能的。他们认识到用纠缠纯化来改进QCS是解决这些问题的关键。纠缠纯化的关键是随机的双向旋转，使单重态且只有单重态保持不变。由于单重态在双向旋转下的不变性，单重态是在两个时钟的局部基上产生的。为此，他们的发现发表在《NPJ:Quantum Information4，40》(2018)上。
他们的发现有双重意义。首先，随机双向旋转可以在不知道彼此的相位定义或时间的情况下产生具有受控相位的纠缠态。其次，纠缠净化和QCS的结合允许时钟完全实现异地同步。鉴于时钟同步在许多应用中的重要性，该协议提出了经典时钟同步的最佳方法。
图1:Charlie按照他的协议(布洛赫球面)将纠缠的单重态分配给Alice与Bob。Alice与Bob有不同步的时钟，以及对
