1. Generazione di intrecci:
- Genera coppie di particelle intrecciate, tipicamente fotoni, nella posizione della sorgente. Ciò può essere ottenuto utilizzando vari metodi come la down-conversion parametrica spontanea o fonti basate sui punti quantici.
2. Creazione del canale quantistico:
- Creare un canale quantistico per trasmettere le particelle entangled su lunghe distanze o attraverso lo spazio libero. Questo canale potrebbe essere un collegamento in fibra ottica, condizioni atmosferiche nello spazio libero o sistemi satellitari.
3. Codifica e decodifica:
- Codificare le informazioni quantistiche su una delle particelle entangled (la particella segnale), tipicamente manipolandone la polarizzazione, la fase o altri gradi di libertà.
- All'estremità ricevente, decodificare l'informazione quantistica misurando l'altra particella entangled (la particella folle) in modo complementare per estrarre l'informazione codificata.
4. Correzione degli errori quantistici:
- I canali quantistici sono suscettibili al rumore e alla decoerenza, che possono introdurre errori nella trasmissione. Le tecniche di correzione degli errori quantistici, come la correzione degli errori quantistici in avanti (QEC), vengono utilizzate per proteggere le informazioni quantistiche da questi errori.
5. Distribuzione delle chiavi quantistiche (QKD):
- La QKD basata sull'entanglement è un'applicazione ampiamente studiata per la comunicazione quantistica a lunga distanza. Consente la distribuzione sicura delle chiavi crittografiche tra parti distanti.
6. Ripetitori quantistici:
- Per distanze molto lunghe si possono utilizzare ripetitori quantistici. I ripetitori sono costituiti da nodi affidabili che eseguono la purificazione dell’entanglement, l’archiviazione della memoria quantistica e lo scambio dell’entanglement per estendere la portata della comunicazione quantistica.
7. Comunicazione quantistica basata su satellite:
- Le piattaforme satellitari offrono il potenziale per stabilire collegamenti di comunicazione quantistica tra stazioni di terra o anche tra satelliti. I fotoni entangled possono essere trasmessi dai satelliti alla Terra o tra satelliti, consentendo comunicazioni quantistiche sicure e a lunga distanza.
Implementando queste tecniche, l’entanglement può essere utilizzato per la comunicazione quantistica a lunga distanza, inclusa la distribuzione sicura delle chiavi, il teletrasporto quantistico e altre attività di elaborazione delle informazioni quantistiche, su distanze significative o attraverso canali di spazio libero. Tuttavia, le implementazioni pratiche devono ancora affrontare varie sfide, come le perdite di fotoni, la decoerenza e il mantenimento dello stato quantistico durante la trasmissione, che sono aree attive di ricerca e sviluppo.
