Купол МКС с его 180-градусным обзором Земли и космоса является идеальным местом для фотографирования. Но австрийские исследователи хотят использовать уникальную панорамную платформу для проверки пределов «пугающего действия на расстоянии» в надежде создать новую квантовую коммуникационную сеть.
В новом исследовании, опубликованном 9 апреля 2012 года в «New Journal of Physics», группа австрийских исследователей предлагает оснастить камеру, уже находящуюся на борту МКС, - камеру Nikon 400 мм NightPOD - оптическим приемником, который был бы ключевым для выполнения первый в мире эксперимент по квантовой оптике в космосе. Камера NightPOD обращена к земле в куполе и может отслеживать наземные цели в течение до 70 секунд, что позволяет исследователям прыгать секретный ключ шифрования на большие расстояния, чем это возможно в настоящее время в оптоволоконных сетях на Земле.
«В течение нескольких месяцев в году МКС проходит пять-шесть раз подряд в правильной ориентации для наших экспериментов. Мы планируем провести эксперимент на целую неделю и, следовательно, иметь более чем достаточно ссылок на МКС », - сказал соавтор исследования профессор Руперт Урсин из Австрийской академии наук.
Альберт Эйнштейн впервые придумал фразу «жуткое действие на расстоянии» во время своих философских битв с Нилсом Бором в 1930-х годах, чтобы объяснить свое разочарование недостатками новой теории, называемой квантовой механикой. Квантовая механика объясняет действия в мельчайших масштабах в области атомов и элементарных частиц. В то время как классическая физика объясняет движение, материю и энергию на том уровне, который мы можем видеть, ученые 19-го века наблюдали явления как в макро, так и в микромире, которые трудно объяснить с помощью классической физики.
В частности, Эйнштейн был недоволен идеей запутывания. Запутывание происходит, когда две частицы настолько глубоко связаны, что они имеют одно и то же существование; Это означает, что они имеют одни и те же математические отношения положения, вращения, импульса и поляризации. Это может произойти, когда две частицы создаются в одной точке и в одно и то же время в пространстве-времени. Со временем, когда две частицы становятся широко разнесенными в пространстве, даже на световые годы, квантовая механика предполагает, что измерение одной из них немедленно повлияет на другую. Эйнштейн поспешил указать, что это нарушило универсальный предел скорости, установленный специальной теорией относительности. Именно этот парадокс Эйнштейн назвал жутким действием.
Физик ЦЕРН Джон Белл частично раскрыл эту загадку в 1964 году, придумав идею нелокальных явлений. В то время как запутанность позволяет одной частице мгновенно подвергаться влиянию ее точного аналога, поток классической информации движется не быстрее, чем свет.
Эксперимент на МКС предлагает использовать «эксперимент Белла» для проверки теоретического противоречия между предсказаниями в квантовой и классической физике. Для эксперимента Белла пара запутанных фотонов будет генерироваться на земле; один будет отправлен с наземной станции на модифицированную камеру на борту МКС, а другой будет измерен локально на земле для последующего сравнения. До сих пор исследователи отправляли секретный ключ на приемники на расстоянии всего нескольких сотен километров.
«Согласно квантовой физике, запутанность не зависит от расстояния. Предлагаемый нами эксперимент типа Белла покажет, что частицы запутываются на больших расстояниях - около 500 км - впервые в эксперименте », - говорит Урсин. «Наши эксперименты также позволят нам проверить потенциальное влияние гравитации на квантовую запутанность».
Исследователи отмечают, что внесение незначительных изменений в камеру, уже находящуюся на борту МКС, сэкономит время и деньги, необходимые для создания серии спутников для проверки идей исследователей.
