Med sine 180 graders udsigt over Jorden og rummet er ISS's kuppel det perfekte sted til fotografering. Men østrigske forskere vil bruge den unikke og panoramiske platform til at teste grænserne for "uhyggelig handling på afstand" i håb om at skabe et nyt kvantekommunikationsnetværk.
I en ny undersøgelse, der blev offentliggjort 9. april 2012 i New Journal of Physics, foreslår en gruppe østrigske forskere at udstyre kameraet, der allerede er ombord på ISS - Nikon 400 mm NightPOD-kameraet - med en optisk modtager, der ville være nøglen til at udføre det første nogensinde kvanteoptiske eksperiment i rummet. NightPOD-kameraet vender ud mod jorden i kupplen og kan spore jordmål i op til 70 sekunder, så forskere kan studere en hemmelig krypteringsnøgle over længere afstande end i øjeblikket er muligt med optiske fibernetværk på Jorden.
”I løbet af et par måneder om året passerer ISS fem til seks gange i træk i den rigtige retning for os at udføre vores eksperimenter. Vi ser for os, at eksperimentet kan oprettes i en hel uge og derfor har mere end nok forbindelser til ISS til rådighed, ”sagde medforfatter til studien Professor Rupert Ursin fra det østrigske videnskabsakademi.
Albert Einstein mynte først udtrykket 'uhyggelig handling på afstand' under sine filosofiske kampe med Neils Bohr i 1930'erne for at forklare hans frustration over utilstrækkelighederne i den nye teori kaldet kvantemekanik. Kvantemekanik forklarer handlinger på de mindste skalaer i området for atomer og elementære partikler. Mens klassisk fysik forklarer bevægelse, stof og energi på det niveau, som vi kan se, observerede forskere fra det 19. århundrede fænomener i både makro- og mikroverdenen, som ikke let kunne forklares ved hjælp af klassisk fysik.
Einstein var især utilfreds med tanken om sammenfiltring. Forviklinger opstår, når to partikler er så dybt forbundet, at de deler den samme eksistens; hvilket betyder, at de deler de samme matematiske forhold mellem position, spin, momentum og polarisering. Dette kan ske, når to partikler oprettes på samme tidspunkt og øjeblikket i rumtiden. Efterhånden som de to partikler bliver vidt adskilt i rummet, selv ved lysår, antyder kvantemekanik, at en måling af den ene straks ville påvirke den anden. Einstein var hurtig med at påpege, at dette krænkede den universelle hastighedsgrænse, der var fastsat ved særlig relativitet. Det var dette paradoks, som Einstein omtalte som uhyggelig handling.
CERN-fysiker John Bell løste delvist dette mysterium i 1964 ved at komme med ideen om ikke-lokale fænomener. Mens sammenfiltring tillader, at en partikel øjeblikkeligt påvirkes af dens nøjagtige modstykke, rejser strømmen af klassisk information ikke hurtigere end lys.
ISS-eksperimentet foreslår at bruge et "Bell-eksperiment" til at teste den teoretiske modsigelse mellem forudsigelser i kvante- og klassisk fysik. Til Bell-eksperimentet ville der blive genereret et par sammenfiltrede fotoner på jorden; den ene ville blive sendt fra jordstationen til det modificerede kamera ombord på ISS, mens det andet blev målt lokalt på jorden til senere sammenligning. Indtil videre sendte forskere en hemmelig nøgle til modtagere med få hundrede kilometer fra hinanden.
”Ifølge kvantefysik er sammenfiltring uafhængig af afstand. Vores foreslåede Bell-type-eksperiment vil vise, at partikler er sammenfiltret over store afstande - omkring 500 km - for første gang i et eksperiment, ”siger Ursin. ”Vores eksperimenter vil også give os mulighed for at teste potentielle effekter tyngdekraften kan have på kvanteforvikling.”
Forskerne påpeger, at hvis man foretager den mindre ændring af et kamera, der allerede er ombord på ISS, vil det spare tid og penge, der er nødvendige for at bygge en række satellitter til at teste forskernes ideer.
