Con le sue viste a 180 gradi della Terra e dello spazio, la cupola della ISS è il luogo perfetto per la fotografia. Ma i ricercatori austriaci vogliono utilizzare la piattaforma unica e panoramica per testare i limiti dell '"azione spettrale a distanza" nella speranza di creare una nuova rete di comunicazione quantistica.
In un nuovo studio pubblicato il 9 aprile 2012 sul New Journal of Physics, un gruppo di ricercatori austriaci propone di dotare la fotocamera che è già a bordo della ISS - la fotocamera NightPOD Nikon da 400 mm - con un ricevitore ottico che sarebbe la chiave per eseguire il primo esperimento di ottica quantistica nello spazio. La telecamera NightPOD è rivolta verso il suolo della cupola e può tracciare gli obiettivi di terra per un massimo di 70 secondi, consentendo ai ricercatori di far rimbalzare una chiave di crittografia segreta su distanze più lunghe di quelle attualmente possibili con le reti di fibre ottiche sulla Terra.
“Durante alcuni mesi all'anno, la ISS passa da cinque a sei volte di fila nell'orientamento corretto per noi per fare i nostri esperimenti. Prevediamo di organizzare l'esperimento per un'intera settimana e quindi di disporre di collegamenti più che sufficienti alla ISS ”, ha affermato il co-autore dello studio Professor Rupert Ursin dell'Accademia delle scienze austriaca.
Albert Einstein coniò per la prima volta la frase "azione spettrale a distanza" durante le sue battaglie filosofiche con Neils Bohr negli anni '30 per spiegare la sua frustrazione per le inadeguatezze della nuova teoria chiamata meccanica quantistica. La meccanica quantistica spiega le azioni sulle scale più piccole nel dominio degli atomi e delle particelle elementali. Mentre la fisica classica spiega il movimento, la materia e l'energia al livello che possiamo vedere, gli scienziati del 19 ° secolo hanno osservato fenomeni sia nel macro che nel micro mondo che non potevano essere facilmente spiegati usando la fisica classica.
In particolare, Einstein era insoddisfatto dell'idea dell'entanglement. L'entanglement si verifica quando due particelle sono così profondamente connesse da condividere la stessa esistenza; nel senso che condividono le stesse relazioni matematiche di posizione, rotazione, quantità di moto e polarizzazione. Ciò può accadere quando due particelle vengono create nello stesso punto e nell'istante nello spazio-tempo. Nel tempo, quando le due particelle si separano ampiamente nello spazio, anche da anni luce, la meccanica quantistica suggerisce che una misurazione dell'una avrebbe un impatto immediato sull'altra. Einstein fu subito pronto a sottolineare che ciò violava il limite di velocità universale stabilito dalla relatività speciale. Era questo paradosso che Einstein chiamava azione spettrale.
Il fisico del CERN John Bell risolse parzialmente questo mistero nel 1964 presentando l'idea di fenomeni non locali. Mentre l'entanglement permette a una particella di essere istantaneamente influenzata dalla sua controparte esatta, il flusso di informazioni classiche non viaggia più veloce della luce.
L'esperimento ISS propone di utilizzare un "esperimento Bell" per testare la contraddizione teorica tra previsioni nella fisica quantistica e classica. Per l'esperimento Bell, una coppia di fotoni aggrovigliati verrebbe generata sul terreno; uno sarebbe inviato dalla stazione di terra alla telecamera modificata a bordo della ISS, mentre l'altro sarebbe misurato localmente sul terreno per un successivo confronto. Finora, i ricercatori hanno inviato una chiave segreta ai ricevitori a poche centinaia di chilometri di distanza.
“Secondo la fisica quantistica, l'entanglement è indipendente dalla distanza. Il nostro esperimento proposto di tipo Bell mostrerà che le particelle sono intrappolate, su grandi distanze - circa 500 km - per la prima volta in un esperimento ", afferma Ursin. "I nostri esperimenti ci consentiranno anche di testare i potenziali effetti che la gravità potrebbe avere sull'entanglement quantico."
I ricercatori sottolineano che apportare la minima modifica a una videocamera già a bordo della ISS farà risparmiare tempo e denaro necessari per costruire una serie di satelliti per testare le idee dei ricercatori.
