L'Europa propone un collegamento economico dell'ottica quantistica alla stazione spaziale

Uno dei grandi misteri della fisica moderna è il legame tra la meccanica quantistica e la relatività generale o gravità. Ma i fenomeni quantistici generalmente si verificano su scale molto più piccole, mentre la gravità generalmente si manifesta su scale più grandi. Mai i due si incontreranno.

Almeno, non senza un pensiero intelligente. Un'idea è quella di intrappolare una coppia di fotoni, aggrapparsi a uno e inviare l'altro a una distanza così vasta che la gravità è significativa, in altre parole, abbastanza lontano da far entrare in gioco la curvatura gravitazionale dello spazio.

Il problema in questione è se l'entanglement, un fenomeno puramente quantistico, 'sente' questa curvatura allo stesso modo delle cose puramente classiche, come gli umani.

La distanza richiesta non è così lontana: poche centinaia di chilometri dovrebbero bastare.

Ma c'è un problema. Gli scienziati più lontani hanno inviato fotoni entangled è di soli 144 chilometri. e a causa delle perdite atmosferiche e della curvatura della superficie terrestre, l'unico modo per andare oltre è sparare fotoni verso l'alto, nello spazio.

Oggi, Thomas Scheidl dell'Accademia austriaca delle scienze di Vienna e un paio di amici suggeriscono un modo semplice e relativamente economico per fare questo tipo di esperimenti per la prima volta utilizzando la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), che orbita a un'altitudine di circa 400 chilometri.

Il loro piano è creare fotoni entangled a terra e teletrasportarli sulla ISS. Questo aggira un problema importante con questo tipo di lavoro, che è che gran parte dell'hardware necessario per creare fotoni entangled (i laser, i materiali non lineari ecc.) non sono ancora qualificati per l'uso nello spazio e ottenere tale qualifica è un affare costoso.

Quindi lasciare tutta questa roba per terra è un'idea sensata. Tutto ciò di cui hai bisogno nello spazio è un sensore in grado di rilevare i fotoni e la loro polarizzazione. In altre parole, una macchina fotografica.

A quanto pare, la Stazione Spaziale Internazionale non è un brutto posto dove mettere un dispositivo del genere. Ha già un supporto per fotocamera nella sua cupola, l'area di visualizzazione a sette finestre che offre agli astronauti una visione invidiabile del pianeta.

La cupola ha finestre costituite da quattro lastre di vetro separate dal vuoto. Tuttavia, Scheidl e co calcolano che dovrebbero passare abbastanza fotoni per fare una buona scienza.

E la montatura è motorizzata per contrastare il movimento della stazione spaziale permettendo agli astronauti di scattare straordinarie immagini del nostro mondo.

Il piano di Scheidl e co è quello di costruire un sensore di fotoni delle dimensioni di una fotocamera che si adatti a questo supporto motorizzato e controlli i fotoni sparati dai laboratori in Austria o nelle Isole Canarie.

Calcolano che l'ISS dovrebbe passare sopra i loro laboratori sette o otto volte al mese, ciascuno offrendo una finestra di 20 secondi per inviare i fotoni entangled affinché il sensore di bordo li catturi.

Una telecamera del genere sarebbe semplice da costruire a un costo relativamente basso e potrebbe essere facilmente inserita nella parte posteriore della nave di rifornimento affinché gli astronauti possano installarla quando hanno del tempo libero.

Sembra un piano ragionevole per testare le tecnologie a un prezzo relativamente basso. E ci sono altri motivi per provare.

Oltre ai problemi della fisica fondamentale, questo tipo di lavoro è un importante trampolino di lancio verso la creazione di un'internet quantistica in grado di trasportare messaggi perfettamente sicuri da una parte all'altra del mondo tramite collegamenti satellitari.

Ma forse la cosa più importante di tutte è la possibilità che offre di mettere a frutto l'ISS. La NASA ha sempre venduto la Stazione Spaziale Internazionale al pubblico americano come un laboratorio nello spazio che farà scienza importante. Per chi lo sa, è sempre stata un'affermazione ridicola.

Quindi un esperimento di ottica quantistica a basso costo con il potenziale per cambiare le nostre idee sulla fisica e aprire la strada a una nuova tecnologia di comunicazione offre alla NASA la possibilità di ristabilire l'equilibrio.

Rif: arxiv.org/abs/1211.2111 :Esperimenti di ottica quantistica alla Stazione Spaziale Internazionale ISS: una proposta

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