量子纠缠通过在粒子之间建立一种基本的联系来实现量子通信，这种联系允许以经典物理学无法实现的方式传输或验证信息。当两个粒子发生纠缠时，它们的量子态会相互关联，因此测量其中一个粒子的状态会立即确定另一个粒子的状态，而无论它们之间的距离如何。这种称为非局域性的特性构成了量子密钥分发 (QKD) 等协议的基础，其中纠缠粒子在双方之间生成共享密钥。例如，在 E91 协议中，成对的纠缠光子被发送到不同的方。通过使用随机选择的基测量它们的光子，他们可以稍后比较结果的子集以检测窃听——因为任何拦截都会扰乱纠缠态，从而揭示入侵。
纠缠的一个关键应用是量子隐形传态，它将一个量子比特的状态从一个位置传输到另一个位置，而无需物理移动粒子。这依赖于预先共享的纠缠：如果 Alice 和 Bob 共享一个纠缠对，Alice 可以对她的一半纠缠对和她想要隐形传态的量子比特执行联合测量。该测量的结果会以经典方式发送给 Bob，Bob 使用它将他一半的纠缠对转换为原始量子比特的状态。虽然此过程需要经典通信才能完成，但纠缠确保了量子比特的状态被完全重建，从而避免了不可克隆定理。这种机制是量子网络的基础，可以实现分布式量子计算或节点之间的安全通信。
实际上，基于纠缠的通信面临着诸如退相干和长距离信号丢失等挑战。当前的实现通常使用通过光纤或自由空间传输的光子。例如，中国的墨子号卫星展示了超过 1,200 公里的纠缠分发，利用太空真空来最大限度地减少干扰。为了进一步扩展，人们正在开发量子中继器，以通过一系列节点扩展纠缠，并使用纠缠交换来链接各个段。开发这些系统的开发人员必须解决噪声、延迟和错误率等问题——这些问题在经典网络中很常见，但在量子环境中会被放大。虽然仍处于实验阶段，但这些努力突出了纠缠在构建未来优先考虑安全和量子态传输的通信基础设施中的作用。