Vesmírny kvantový experiment má prvý let balónom

Malý kvantový systém zapletajúci fotóny

Kvantový experiment vybudovaný Singapurským centrom pre kvantové technológie mal skúšobný štart na meteorologickom balóne 18. mája 2012. (Obrazový kredit: Daniel K. L. Oi)



Experiment s kvantovou komunikáciou zasunutý do malého satelitu by jedného dňa mohol viesť k vytvoreniu globálnej siete na odosielanie alebo prijímanie nerozbitných kódov. Jeden z prvých krokov prišiel počas letu meteorologickým balónom, aby sa otestovalo, či hardvér kvantového experimentu dokáže prežiť podmienky blízkeho vesmíru.



Niekoľko skupín po celom svete sa pokúša spustiť kvantové experimenty na palube satelitov alebo dokonca na Medzinárodnej vesmírnej stanici. Ale Singapurské Centrum kvantových technológií usilovne pracoval na zmenšení obvyklého kvantového laboratórneho vybavenia až na veľkosť sendviča - priestoru dostupného pre vedecké experimenty na palube lacnejšieho „CubeSat“, ktorý sa môže odraziť pri štartoch rakiet pre väčšie misie.

„Aby tento prístup fungoval, musíme byť silní kvantové zapletenie technológia schopná pracovať vo vesmírnom prostredí, “povedal Daniel Oi, prednášajúci fyziku na univerzite v Strathclyde vo Veľkej Británii„ Zdroj musí prežiť sily a vibrácie štartu, vákua a rýchle tepelné výkyvy, keď sa satelit pohybuje medzi dňom a noc [približne] každých 90 minút a radiačné prostredie na nízkej obežnej dráhe Zeme. “



Singapurský balónový test preniesol kvantový experiment do výšky 23,5 kilometra (37,5 kilometra) z miesta v Nemecku 18. mája. To ukázalo, že zariadenie dokáže dobre fungovať v podmienkach blízkeho vesmíru hlboko pod 62 kilometrov (100 kilometrov) výška považovaná za okraj vesmíru, ale stále trikrát vyššia ako cestovná výška komerčného lietadla.

Študenti sa stretávajú a sledujú, ako vedci pripravujú malý fotónový zapletaný kvantový systém na testovacie spustenie na palube meteorologického balóna v poli neďaleko Heinrich-Suso-Gymnasium Konstanz v Nemecku.

Študenti sa stretávajú a sledujú, ako vedci pripravujú malý fotónový zapletaný kvantový systém na testovacie spustenie na palube meteorologického balóna v poli neďaleko Heinrich-Suso-Gymnasium Konstanz v Nemecku.(Obrazový kredit: Daniel K. L. Oi)



Oi sa spojilo so singapurským Centrom pre kvantové technológie - pod vedením Alexandra Linga z Národnej univerzity v Singapure - aby sa pokúsili predviesť kvantové zapletenie na palube CubeSat na obežnej dráhe. Ukázanie, že kvantové zapletenie môže fungovať vo vesmíre, by umožnilo bezpečnú komunikáciu medzi satelitom a pozemnou stanicou alebo dokonca medzi dvoma satelitmi. [ Tajné kódy pripravené na kvantový skok vo vesmíre ]

Stlačenie kvantového experimentu do malého CubeSatu by tiež umožnilo rýchlejšie a lacnejšie nasadenie kvantovej komunikačnej siete. Vedci museli kvantový experiment nielen zmenšiť na veľkosť sendviča, ale tiež zistiť, ako zabezpečiť, aby bežal iba na 1,5 watte energie (menej ako výkon, ktorý používa nabíjací smartphone).

'Teraz, v typickom CubeSat, môže byť k dispozícii 300 mililitrov na vedecký experiment,' povedal Ling pre InnovationNewsDaily. 'Toto je menší objem ako v plechovke sódy!'



Vedci sledujú polohu svojho kvantového experimentu vypusteného balónom potom, čo sa vrátil späť na Zem.

Vedci sledujú polohu svojho kvantového experimentu vypusteného balónom potom, čo sa vrátil späť na Zem.(Obrazový kredit: Daniel K. L. Oi)

Takýto experiment by sa využil kvantové zapletenie - záhadný jav, ktorý umožňuje páru „zapletených“ častíc správať sa ako jeden celok, aj keď sú oddelené veľkými vzdialenosťami. Kvantová komunikácia používa zamotané svetelné častice (fotóny) ako kľúče na zdieľanie na dekódovanie správ.

Zásady kvantovej fyziky tiež znemožňujú zachytiť zamotanú fotografiu bez toho, aby ste poškodili jej zapleteného partnera a upozornili na odosielateľov a príjemcov.

Bezpečnostné spoločnosti už ponúkajú kvantovú komunikáciu cez optické siete, ale táto metóda funguje iba na vzdialenosti do 100 kilometrov. Európski a čínski vedci tiež začali testovať spôsob, ako vyžarovať zapletené fotóny medzi pozemnými stanicami, ale mnohí majú záujem o najväčšiu cenu - lúče zamotané fotóny medzi pozemnými stanicami a reléovými satelitmi, aby sa vytvorila bezpečná globálna sieť.

Najnovší let singapurským balónom testoval iba malý fotónový entanglingový kvantový systém (SPEQS) v režime „vypnuté“, ale budúce štarty balónov by mohli otestovať kvantové zapletenie do vzduchu skôr, ako sa pustíme do skutočného kvantového zapletenia na obežnú dráhu. Samostatná skupina satelitného inžinierstva v Singapure pracuje na vybudovaní CubeSat, ktorý by mohol pomôcť zapísať sa do vedeckej histórie.

Tento príbeh poskytol InnovationNewsDenne , sesterský web pre demokratija.eu. InnovationNewsDaily môžete sledovať Hlavný spisovateľ Jeremy Hsu na Twitteri @ ScienceHsu . Sledujte InnovationNewsDaily na Twitteri @ News_Innovation , alebo ďalej Facebook .