1. Génération d'enchevêtrement :
- Générer des paires de particules intriquées, généralement des photons, à un emplacement source. Ceci peut être réalisé en utilisant diverses méthodes telles que la conversion paramétrique spontanée ou des sources basées sur des points quantiques.
2. Établissement de canaux quantiques :
- Créer un canal quantique pour transmettre les particules intriquées sur de longues distances ou à travers l'espace libre. Ce canal peut être une liaison par fibre optique, les conditions atmosphériques dans l'espace libre ou des systèmes satellitaires.
3. Encodage et décodage :
- Encoder des informations quantiques sur l'une des particules intriquées (la particule signal), généralement en manipulant sa polarisation, sa phase ou d'autres degrés de liberté.
- A la réception, décoder l'information quantique en mesurant l'autre particule intriquée (la particule libre) de manière complémentaire pour extraire l'information codée.
4. Correction d'erreur quantique :
- Les canaux quantiques sont sensibles au bruit et à la décohérence, ce qui peut introduire des erreurs dans la transmission. Des techniques de correction d’erreurs quantiques, telles que la correction d’erreurs quantiques (QEC), sont utilisées pour protéger les informations quantiques de ces erreurs.
5. Distribution de clés quantiques (QKD) :
- Le QKD basé sur l'intrication est une application largement étudiée pour la communication quantique longue distance. Il permet la distribution sécurisée de clés cryptographiques entre interlocuteurs distants.
6. Répéteurs quantiques :
- Pour les très longues distances, des répéteurs quantiques peuvent être utilisés. Les répéteurs sont constitués de nœuds de confiance qui effectuent la purification de l'intrication, le stockage de la mémoire quantique et l'échange d'intrication pour étendre la portée de la communication quantique.
7. Communication quantique par satellite :
- Les plates-formes satellitaires offrent la possibilité d'établir des liens de communication quantique entre stations au sol ou même entre satellites. Les photons intriqués peuvent être transmis des satellites vers la Terre ou entre satellites, permettant une communication quantique sécurisée et longue distance.
En mettant en œuvre ces techniques, l'intrication peut être utilisée pour la communication quantique longue distance, notamment la distribution sécurisée de clés, la téléportation quantique et d'autres tâches de traitement de l'information quantique, sur des distances importantes ou via des canaux en espace libre. Cependant, les mises en œuvre pratiques sont encore confrontées à divers défis, tels que les pertes de photons, la décohérence et le maintien de l'état quantique pendant la transmission, qui sont des domaines actifs de recherche et de développement.
