Квантовую запутанность "распутают" на МКС

Международная группа ученых предлагает изучить квантовую запутанность с помощью Международной космической станции. Исследователи из британского Института физики, Австрийской академии наук и Немецкого физического сообщества считают, что МКС является единственной современной платформой, которая позволяет поставить эксперимент Белла.

Явление квантовой запутанности описал еще Альберт Эйнштейн, однако до сих пор оно остается малоизученным. Суть явления заключается в тесной связи фотонов: даже находящиеся на огромном расстоянии запутанные фотоны будут при измерении демонстрировать одни и те же состояния, как бы находясь в невидимой мгновенной связи. Согласно положениям квантовой физики, квантовая запутанность не зависит от расстояния. Теоретически, состояния фотонов могут синхронно меняться, даже если фотоны разнесены по разным сторонам галактики. Проверить этот факт на Земле сложно из-за слишком маленьких расстояний в текущих экспериментах с применением оптоволокна. Все нынешние эксперименты по передачи зашифрованного ключа на основе квантовой запутанности ограничиваются несколькими сотнями километров.

Международная группа ученых предлагает использовать МКС в качестве основного элемента по проверке одной из важнейших гипотез квантовой механики. Предлагаемый эксперимент должен подтвердить существование квантовой запутанности на большом расстоянии: около 500 км.

Для проведения эксперимента на МКС понадобится доставить лишь небольшой приемник фотонов, который можно смонтировать на существующем моторизованном фотообъективе Nikon 400 мм, который установлен в обзорном куполе космической станции.

В ходе эксперимента Белла пары запутанных фотонов будут генерироваться на Земле, но один будет отправлен от наземной станции к модифицированной фотокамере на МКС, в то время как другой останется на Земле. Всего планируется провести несколько подобных экспериментов продолжительностью менее 70 секунд каждый.

Исследователи также предлагают провести эксперимент по отправке на МКС квантового ключа, который генерируется с использованием потока фотонов и гарантирует практически абсолютную защиту от тайной прослушки коммуникационного канала.

Предлагаемый эксперимент интересен тем, что не требует серьезных финансовых затрат – нужно лишь доставить небольшое устройство на МКС и внести незначительные изменения в конструкцию имеющейся фотокамеры. Эксперимент может дать важные знания, которые пригодятся и на практике, в частности для создания надежно защищенных квантовых систем спутниковой связи.