1. Entanglement Generation:
- Generera intrasslade partikelpar, vanligtvis fotoner, vid en källplats. Detta kan uppnås med hjälp av olika metoder som spontan parametrisk nedkonvertering eller kvantpunktsbaserade källor.
2. Quantum Channel Etablering:
- Skapa en kvantkanal för att överföra de intrasslade partiklarna över långa avstånd eller genom fritt utrymme. Denna kanal kan vara en optisk fiberlänk, atmosfäriska förhållanden i fritt utrymme eller satellitbaserade system.
3. Kodning och avkodning:
- Koda kvantinformation på en av de intrasslade partiklarna (signalpartikeln), vanligtvis genom att manipulera dess polarisering, fas eller andra frihetsgrader.
- Vid mottagandet, avkoda kvantinformationen genom att mäta den andra intrasslade partikeln (den tomgångspartikel) på ett komplementärt sätt för att extrahera den kodade informationen.
4. Quantum Error Correction:
– Kvantkanaler är känsliga för brus och dekoherens, vilket kan introducera fel i överföringen. Tekniker för korrigering av kvantfel, såsom quantum forward error correction (QEC), används för att skydda kvantinformationen från dessa fel.
5. Quantum Key Distribution (QKD):
- Entanglement-baserad QKD är en brett studerad applikation för långdistanskvantkommunikation. Det möjliggör säker distribution av kryptografiska nycklar mellan avlägsna parter.
6. Quantum Repeaters:
– För mycket långa avstånd kan kvantrepeaters användas. Repeaters består av betrodda noder som utför intrasslingsrening, kvantminneslagring och entanglementswap för att utöka räckvidden för kvantkommunikation.
7. Satellitbaserad kvantkommunikation:
- Satellitplattformar erbjuder möjligheten att etablera kvantkommunikationslänkar mellan markstationer eller till och med mellan satelliter. Intrasslade fotoner kan sändas från satelliter till jorden eller mellan satelliter, vilket möjliggör säker och långväga kvantkommunikation.
Genom att implementera dessa tekniker kan intrassling användas för långdistanskvantkommunikation, inklusive säker nyckeldistribution, kvantteleportering och andra kvantinformationsbearbetningsuppgifter, över betydande avstånd eller genom kanaler med fritt utrymme. Men praktiska implementeringar står fortfarande inför olika utmaningar, såsom fotonförluster, dekoherens och upprätthållande av kvanttillståndet under överföring, vilket är aktiva forsknings- och utvecklingsområden.
