Med sine 180 graders utsikt over Jorden og verdensrommet, er ISS 'kuppel det perfekte stedet for fotografering. Men østerrikske forskere ønsker å bruke den unike og panoramiske plattformen for å teste grensene for "nifs handling på avstand" i håp om å skape et nytt kvantekommunikasjonsnettverk.
I en ny studie publisert 9. april 2012 i New Journal of Physics, foreslår en gruppe østerrikske forskere å utstyre kameraet som allerede er ombord på ISS - Nikon 400 mm NightPOD-kameraet - med en optisk mottaker som ville være nøkkelen til å utføre første kvanteoptikkeksperiment i verdensrommet. NightPOD-kameraet vender mot bakken i kuppelen og kan spore bakkemål etter opptil 70 sekunder, slik at forskere kan sprette en hemmelig krypteringsnøkkel over lengre avstander enn det som er mulig med optiske fibernett på jorden.
I løpet av noen måneder i året passerer ISS fem til seks ganger på rad i riktig retning for at vi skal gjøre våre eksperimenter. Vi ser for oss å sette opp eksperimentet i en hel uke og har derfor mer enn nok koblinger til ISS tilgjengelig, ”sa medforfatter for studien Professor Rupert Ursin fra Østerrikske vitenskapsakademi.
Albert Einstein myntet først uttrykket ‘nifs handling på avstand’ under sine filosofiske kamper med Neils Bohr på 1930-tallet for å forklare sin frustrasjon over manglene i den nye teorien som kalles kvantemekanikk. Kvantemekanikk forklarer handlinger på de minste skalaene i domenet til atomer og elementære partikler. Mens klassisk fysikk forklarer bevegelse, materie og energi på det nivået som vi kan se, observerte forskere fra 1800-tallet fenomener i både makro- og mikroverden som ikke lett kunne forklares ved bruk av klassisk fysikk.
Spesielt var Einstein misfornøyd med ideen om sammenfiltring. Forviklinger oppstår når to partikler er så dypt forbundet, at de har samme eksistens; noe som betyr at de deler de samme matematiske forholdene mellom posisjon, spinn, momentum og polarisering. Dette kan skje når to partikler opprettes på samme punkt og øyeblikk i romtid. Over tid, når de to partiklene blir vidt adskilt i rommet, selv ved lysår, antyder kvantemekanikk at en måling av den ene umiddelbart ville påvirke den andre. Einstein var rask med å påpeke at dette brøt med den universelle fartsgrensen satt av spesiell relativitet. Det var dette paradokset Einstein omtalte som nifs handling.
CERN-fysiker John Bell løste dette mysteriet delvis i 1964 ved å komme på ideen om ikke-lokale fenomener. Mens sammenfiltring gjør at en partikkel øyeblikkelig kan påvirkes av dens eksakte motstykke, beveger ikke flyten av klassisk informasjon seg raskere enn lys.
ISS-eksperimentet foreslår å bruke et "Bell-eksperiment" for å teste den teoretiske motsetningen mellom spådommer i kvante- og klassisk fysikk. For Bell-eksperimentet ville et par sammenfiltrede fotoner bli generert på bakken; den ene vil bli sendt fra bakkestasjonen til det modifiserte kameraet ombord på ISS, mens det andre ble målt lokalt på bakken for senere sammenligning. Så langt sendte forskere en hemmelig nøkkel til mottakere med noen hundre kilometer fra hverandre.
”I følge kvantefysikk er forviklinger uavhengig av avstand. Vårt foreslåtte Bell-type eksperiment vil vise at partikler er viklet inn over store avstander - rundt 500 km - for aller første gang i et eksperiment, sier Ursin. "Våre eksperimenter vil også gjøre det mulig for oss å teste potensielle effekter tyngdekraften kan ha på kvanteforvikling."
Forskerne påpeker at å gjøre mindre endring av et kamera allerede ombord på ISS vil spare tid og penger som trengs for å bygge en serie satellitter for å teste forskernes ideer.
