Πώς να χρησιμοποιήσετε την εμπλοκή για μεγάλες αποστάσεις ή ελεύθερο χώρο κβαντική επικοινωνία
1. Γενιά εμπλοκής:
- Δημιουργήστε ζεύγη σωματιδίων εμπλεγμένα, τυπικά φωτόνια, σε θέση πηγής. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους όπως αυθόρμητες παραμετρικές μετατροπές προς τα κάτω ή πηγές που βασίζονται σε κβαντικές κουκίδες.
2. Εγκατάσταση κβαντικού καναλιού:
- Δημιουργήστε ένα κβαντικό κανάλι για τη μετάδοση των εμπλεγμένων σωματιδίων σε μεγάλες αποστάσεις ή μέσω ελεύθερου χώρου. Αυτό το κανάλι θα μπορούσε να είναι ένας οπτικός σύνδεσμος ινών, ατμοσφαιρικές συνθήκες σε ελεύθερο χώρο ή δορυφορικά συστήματα.
3. Κωδικοποίηση και αποκωδικοποίηση:
- κωδικοποιήστε τις κβαντικές πληροφορίες σε ένα από τα εμπλεγμένα σωματίδια (το σωματίδιο του σήματος), συνήθως με το χειρισμό της πόλωσης, της φάσης ή άλλων βαθμών ελευθερίας.
- Στο άκρο λήψης, αποκωδικοποιήστε τις κβαντικές πληροφορίες, μετρώντας το άλλο εμπλακεί σωματίδιο (το σωματίδιο Idler) με συμπληρωματικό τρόπο για να εξαγάγετε τις κωδικοποιημένες πληροφορίες.
4. Διόρθωση κβαντικού σφάλματος:
- Τα κβαντικά κανάλια είναι ευαίσθητα στον θόρυβο και την αποσύνδεση, οι οποίες μπορούν να εισαγάγουν σφάλματα στη μετάδοση. Οι τεχνικές διόρθωσης κβαντικού σφάλματος, όπως η διόρθωση σφαλμάτων κβαντικής προώθησης (QEC), χρησιμοποιούνται για την προστασία των κβαντικών πληροφοριών από αυτά τα σφάλματα.
5. Κατανομή κβαντικού κλειδιού (QKD):
-Το QKD με βάση την εμπλοκή είναι μια ευρέως μελετημένη αίτηση για κβαντική επικοινωνία μεγάλων αποστάσεων. Επιτρέπει την ασφαλή κατανομή κρυπτογραφικών κλειδιών μεταξύ των μακρινών μερών.
6. Quantum Repeaters:
- Για πολύ μεγάλες αποστάσεις, μπορούν να χρησιμοποιηθούν κβαντικοί επαναλήψεις. Οι επαναλήψεις αποτελούνται από αξιόπιστους κόμβους που εκτελούν καθαρισμό εμπλοκής, αποθήκευση κβαντικής μνήμης και ανταλλαγή εμπλοκής για να επεκτείνουν την εμβέλεια της κβαντικής επικοινωνίας.
7. Κβαντική επικοινωνία με δορυφόρο:
- Οι δορυφορικές πλατφόρμες προσφέρουν τη δυνατότητα δημιουργίας κβαντικών δεσμών επικοινωνίας μεταξύ σταθμών εδάφους ή ακόμη και μεταξύ των δορυφόρων. Τα εμπλεγμένα φωτόνια μπορούν να μεταδοθούν από δορυφόρους στη γη ή μεταξύ δορυφόρων, επιτρέποντας την ασφαλή και μεγάλες αποστάσεις κβαντική επικοινωνία.
Με την εφαρμογή αυτών των τεχνικών, η εμπλοκή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κβαντική επικοινωνία μεγάλων αποστάσεων, συμπεριλαμβανομένης της ασφαλούς διανομής κλειδιών, της κβαντικής τηλεμεταφοράς και άλλων εργασιών επεξεργασίας κβαντικών πληροφοριών, σε σημαντικές αποστάσεις ή μέσω καναλιών ελεύθερου χώρου. Ωστόσο, οι πρακτικές υλοποιήσεις εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν διάφορες προκλήσεις, όπως οι απώλειες φωτονίων, η αποσύνδεση και η διατήρηση της κβαντικής κατάστασης κατά τη διάρκεια της μετάδοσης, οι οποίες είναι ενεργοί τομείς έρευνας και ανάπτυξης.
