Usar o emaranhamento para comunicação quântica de longa distância ou em espaço livre envolve estabelecer e utilizar o emaranhamento quântico entre duas ou mais partículas separadas por uma distância física significativa. Embora a transmissão de partículas emaranhadas por longas distâncias ou através do espaço livre apresente muitos desafios, vários métodos e técnicas foram propostos e explorados para conseguir isso. Aqui estão algumas abordagens:

1. Repetidores Quânticos:
Os repetidores quânticos atuam como estações intermediárias que podem receber, armazenar e encaminhar informações quânticas por longas distâncias. Eles consistem em pares emaranhados de partículas armazenadas em locais específicos ao longo do canal de comunicação. As partículas emaranhadas que chegam são medidas e usadas para criar um novo emaranhamento com partículas armazenadas localmente. Este processo amplia o emaranhamento e permite a transferência de informações quânticas por distâncias maiores.

2. Teletransporte Quântico:
O teletransporte quântico é uma técnica que permite a transferência de informações quânticas de um local para outro sem mover fisicamente as partículas. Envolve emaranhar duas partículas (por exemplo, fótons ou átomos) e depois enviar uma partícula para um local distante. As medições realizadas na partícula emaranhada no local original permitem que o estado quântico da segunda partícula seja reconstruído no local distante, teletransportando efetivamente a informação quântica.

3. Correção de erro quântico:
A comunicação quântica de longa distância é suscetível a ruído, decoerência e outros efeitos ambientais que podem interromper o emaranhamento quântico. Técnicas de correção quântica de erros são usadas para proteger as informações quânticas desses erros. Ao codificar informações quânticas em múltiplas partículas emaranhadas e aplicar algoritmos específicos de correção de erros, torna-se possível detectar e corrigir erros que ocorrem durante a transmissão.

4. Redes Quânticas e Comunicação Baseada em Satélite:
Para comunicação quântica em espaço livre, plataformas baseadas em satélite podem ser utilizadas. Satélites equipados com dispositivos de comunicação quântica podem estabelecer entrelaçamento entre estações terrestres ou com outros satélites, permitindo comunicação segura a grandes distâncias. Redes quânticas envolvendo vários nós interconectados e canais de comunicação também podem ser construídas para sistemas de comunicação quântica em larga escala.

5. Comunicação quântica baseada em fibra:
As fibras ópticas fornecem um meio prático para comunicação quântica de longa distância na Terra. Fótons emaranhados ou outros estados quânticos podem ser transmitidos através de fibras ópticas com perdas relativamente baixas e podem ser processados ​​usando várias técnicas para realizar operações quânticas e tarefas de comunicação.

Desafios:
Apesar dessas abordagens, vários desafios precisam ser superados para a comunicação quântica prática de longa distância ou em espaço livre. Isso inclui manter o emaranhamento em longas distâncias, lidar com efeitos de decoerência, geração eficiente de partículas emaranhadas e desenvolver técnicas robustas de correção de erros quânticos.

Os avanços nas tecnologias quânticas e a investigação contínua nestas áreas visam tornar a comunicação quântica de longa distância e no espaço livre uma realidade viável para a transferência segura e eficiente de informação quântica.