"פעולה מבהילה ממרחק" בתוך תחנת החלל הבינלאומית

אלברט אינשטיין תיאר בעבר את תופעת השזירה הקוונטית בתור "פעולה מבהילה ממרחק" (spooky action at a distance), עם זאת עד לאחרונה ניסויים אשר בוחנים את התכונה המשונה הזו של העולם הפיזיקאלי הקוונטי היו מוגבלים בטווח מרחקים קטנים יחסית אשר נמצאים על פני כדור הארץ.

במחקר חדש שפורסם היום בכתב העת New Journal of Physics, מדענים מציעים להשתמש בתחנת החלל הבינלאומית (ISS) על מנת לבחון את גבולות ה"פעולה המבהילה ממרחק" ואולי לסייע לפתח את רשת הקומוניקציה הקוונטית הגלובלית הראשונה.

תוכניותיהם כוללות מבדק בשם "ניסוי בל" אשר בוחן את הסתירה התיאורטית בין תחזיות המכניקה הקוונטית לבין הפיזיקה הקלאסית, וניסוי מפתח בהתפלגות קוונטית אשר תעשה שימוש בתחנת החלל הבינלאומית כנקודת שליחת מידע מוצפן על פני מרחק גדול יותר ממה שבחנו בעבר על פני כדור הארץ.

חישוביהם מראים כי יתכן ש"מטרות ניסוייות כבירות" יושגו בקרוב באמצעות הניסוי ב-ISS כאשר כל ניסוי יתמשך על פני כ-70 שניות בכל פעם.

תחנת החלל הבינלאומית. קרדיט: NASA.

"במהלך מספר חודשים בשנה, תחנת החלל הבינלאומית עוברת בין 5 ל-6 פעמים ברציפות במיקום הנכון עבורנו על מנת להוציא לפועל את הניסויים. אנו מאמינים כי נוכל לבצע את הניסוי במשך שבוע שלם", אומר אחד ממחברי המחקר פרופסור רופרט אורסין מהאקדמיה האוסטרלית למדעים.

המיכשור היחיד שנזקקים לו בתחנה הוא גלאי פוטונים, אותו ניתן לשלוח לתחנת החלל ולחבר אותו למצלמה אשר כבר ממוקמת שם ופונה כלפי כדור הארץ.

לשם ביצוע ניסוי בל, המדענים זקוקים לזוג פוטונים הנמצאים במצב הדדי של שזירה קוונטית אשר תופק על פני כדור הארץ. אחד הפוטונים ישלח לאחר מכן אל תחנת החלל אל המצלמה וגלאי הפוטונים, בעוד שהפוטון השני ישאר על פני כדור הארץ וימדד כאן.

פוטונים שזורים קשורים זה לזה במידה רבה, גם כאשר מפרידים אותם על פני מרחקים גדולים. מדידה שתיעשה על אחד מצמד הפוטונים תקבע את התוצאה שתמדד בפוטון השני. כלומר הפוטון השני יושפע בו זמנית מהמדידה של הפוטון הראשון.

"לפי חוקי הפיזיקה הקוונטית, שזירה אינה תלויה במרחק. הניסוי מסוג בל שהצענו יראה כי החלקיקים קשורים אחד לשני בשזירה, על פני מרחקים גדולים – כ-500 קילומטרים – וזו תהיה הפעם הראשונה שזה יוכח במחקר", אומר אורסין.

"הניסויים שלנו גם יאפשרו לנו לבחון אפקטים פוטנציאלים של כבידה על השזירה הקוונטית והשלכותיהם".

כמו כן הציעו החוקרים ניסוי התפלגות קוונטית, כאשר מפתח קריפטוגרפי מיוצר באמצעות זרם של פוטונים אותו יחלקו 2 מקורות בטוחים. כאשר גורם שלישי יתערב, אפשר יהיה להבחין בכך.

ההודעה לעיתונות