1. Generación de entrelazamiento:
- Generar pares de partículas entrelazadas, normalmente fotones, en una ubicación de origen. Esto se puede lograr utilizando varios métodos, como la conversión descendente paramétrica espontánea o fuentes basadas en puntos cuánticos.
2. Establecimiento del canal cuántico:
- Crear un canal cuántico para transmitir las partículas entrelazadas a largas distancias o a través del espacio libre. Este canal podría ser un enlace de fibra óptica, condiciones atmosféricas en el espacio libre o sistemas basados en satélites.
3. Codificación y Decodificación:
- Codificar información cuántica en una de las partículas entrelazadas (la partícula señal), normalmente manipulando su polarización, fase u otros grados de libertad.
- En el extremo receptor, decodificar la información cuántica midiendo la otra partícula entrelazada (la partícula ociosa) de forma complementaria para extraer la información codificada.
4. Corrección de errores cuánticos:
- Los canales cuánticos son susceptibles al ruido y la decoherencia, lo que puede introducir errores en la transmisión. Se utilizan técnicas de corrección de errores cuánticos, como la corrección de errores cuánticos directos (QEC), para proteger la información cuántica de estos errores.
5. Distribución de claves cuánticas (QKD):
- QKD basado en entrelazamiento es una aplicación ampliamente estudiada para la comunicación cuántica a larga distancia. Permite la distribución segura de claves criptográficas entre partes distantes.
6. Repetidores cuánticos:
- Para distancias muy largas se pueden utilizar repetidores cuánticos. Los repetidores consisten en nodos confiables que realizan purificación de entrelazamiento, almacenamiento de memoria cuántica e intercambio de entrelazamiento para ampliar el alcance de la comunicación cuántica.
7. Comunicación cuántica basada en satélites:
- Las plataformas satelitales ofrecen la posibilidad de establecer enlaces de comunicación cuántica entre estaciones terrestres o incluso entre satélites. Los fotones entrelazados pueden transmitirse desde satélites a la Tierra o entre satélites, lo que permite una comunicación cuántica segura y a larga distancia.
Al implementar estas técnicas, el entrelazamiento se puede utilizar para la comunicación cuántica a larga distancia, incluida la distribución segura de claves, la teletransportación cuántica y otras tareas de procesamiento de información cuántica, a distancias significativas o a través de canales de espacio libre. Sin embargo, las implementaciones prácticas aún enfrentan varios desafíos, como las pérdidas de fotones, la decoherencia y el mantenimiento del estado cuántico durante la transmisión, que son áreas activas de investigación y desarrollo.
