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Europa propone un enlace de óptica cuántica económica a la estación espacial
Uno de los grandes misterios de la física moderna es el vínculo entre la mecánica cuántica y la relatividad general o la gravedad. Pero los fenómenos cuánticos generalmente ocurren en las escalas más pequeñas, mientras que la gravedad generalmente se produce en las escalas más grandes. Los dos nunca se encontrarán.
Al menos, no sin un pensamiento inteligente. Una idea es entrelazar un par de fotones, aferrarse a uno y enviar al otro a una distancia tan grande que la gravedad sea significativa, en otras palabras, lo suficientemente lejos para que entre en juego la curvatura gravitacional del espacio.
La cuestión en cuestión es si el entrelazamiento, un fenómeno puramente cuántico, 'siente' esta curvatura de la misma manera que las cosas puramente clásicas, como los humanos.
La distancia requerida no es tan grande; unos pocos cientos de kilómetros deberían ser suficientes.
Pero hay un problema. Lo más lejos que los científicos han enviado fotones entrelazados es de solo 144 kilómetros. y debido a las pérdidas atmosféricas y la curvatura de la superficie de la Tierra, la única forma de ir más lejos es disparar fotones directamente hacia arriba, al espacio.
Hoy, Thomas Scheidl de la Academia Austriaca de Ciencias en Viena y un par de amigos sugieren una forma simple y relativamente barata de hacer este tipo de experimentos por primera vez utilizando la Estación Espacial Internacional (ISS), que orbita a una altitud de aproximadamente 400 kilómetros.
Su plan es crear fotones entrelazados en el suelo y enviarlos a la ISS. Eso soluciona un problema importante con este tipo de trabajo, que es que gran parte del hardware necesario para crear fotones entrelazados (láseres, materiales no lineales, etc.) aún no está calificado para su uso en el espacio y obtener tal calificación es un negocio costoso.
Así que dejar todo esto en el suelo es una idea sensata. Todo lo que necesita en el espacio es un sensor capaz de detectar fotones y su polarización. En otras palabras, una cámara.
Resulta que la Estación Espacial Internacional no es un mal lugar para colocar tal dispositivo. Ya tiene un soporte para cámara en su cúpula, el área de visualización de siete ventanas que les da a los astronautas una vista envidiable del planeta.
La cúpula tiene ventanas hechas de cuatro paneles de vidrio separados al vacío. Sin embargo, Scheidl y sus colegas calculan que deberían pasar suficientes fotones para hacer buena ciencia.
Y la montura está motorizada para contrarrestar el movimiento de la estación espacial permitiendo a los astronautas tomar imágenes extraordinarias de nuestro mundo.
El plan de Scheidl y compañía es construir un sensor de fotones del tamaño de una cámara que se ajuste a esta montura motorizada y observe los fotones disparados desde laboratorios en Austria o en las Islas Canarias.
Calculan que la ISS debería pasar por sus laboratorios siete u ocho veces al mes, cada una ofreciendo una ventana de 20 segundos para enviar los fotones entrelazados para que los capture el sensor a bordo.
Una cámara de este tipo sería sencilla de construir a un costo relativamente bajo y podría fácilmente colocarse en la parte trasera de la nave de reabastecimiento para que los astronautas la instalen cuando tengan tiempo libre.
Parece un plan sensato para probar las tecnologías por relativamente poco dinero. Y hay otras razones para intentarlo.
Además de los problemas de la física fundamental, este tipo de trabajo es un importante trampolín hacia la creación de una Internet cuántica que pueda transportar mensajes perfectamente seguros de una parte del mundo a otra a través de enlaces satelitales.
Pero quizás lo más importante de todo es la posibilidad que ofrece de hacer un buen uso de la ISS. La NASA siempre ha vendido la Estación Espacial Internacional al público estadounidense como un laboratorio en el espacio que hará ciencia importante. Para aquellos que lo saben, eso siempre ha sido una afirmación ridícula.
Entonces, un experimento de óptica cuántica barata con el potencial de cambiar nuestras ideas sobre la física y allanar el camino para una nueva tecnología de comunicaciones le da a la NASA la oportunidad de restablecer el equilibrio.
Ref: arxiv.org/abs/1211.2111 : Experimentos de óptica cuántica para la estación espacial internacional ISS: una propuesta