Космическият квантов експеримент има първи полет с балон

Малка квантова система, заплитаща фотони

Квантов експеримент, изграден от Сингапурския център за квантови технологии, имаше тестов старт на борда на метеорологичен балон на 18 май 2012 г. (Снимка: Daniel K. L. Oi)



Квантов комуникационен експеримент, пъхнат в малък сателит, може някой ден да доведе до глобална мрежа за изпращане или получаване на нечупливи кодове. Една от първите стъпки бе направена по време на полет с метеорологичен балон, за да се провери дали хардуерът на квантовия експеримент може да оцелее в условия на близо до Космоса.



Няколко групи по света се надпреварват да стартират квантови експерименти на борда на спътници или дори на Международната космическа станция. Но на Сингапур Център за квантови технологии работи усилено за свиване на обичайното квантово лабораторно оборудване до размера на сандвич - наличното пространство за научни експерименти на борда на по -евтин „CubeSat“, който може да се върне при ракетни изстрели за по -големи мисии.

„За да работи този подход, трябва да се развием стабилно квантово заплитане технология, способна да работи в космическа среда “, каза Даниел Ой, преподавател по физика в Университета в Стратклайд във Великобритания.„ Източникът трябва да преживее силите и вибрациите при изстрелване, вакуум и бързи топлинни люлки, докато спътникът се движи между деня и нощ [приблизително] на всеки 90 минути и радиационната среда на нискоземна орбита. '



Сингапурският балонен тест проведе квантовия експеримент на височина от 37,5 километра от място в Германия на 18 май. Това показа, че оборудването може да се справи добре в условия на близост до космоса доста под 100 километра надморската височина се смята за ръба на космоса, но все пак три пъти по -висока от крейсерската надморска височина на търговски самолет.

Учениците се събират, за да гледат изследователите, които подготвят Квантовата система за малки фотони, заплитащи се за изпитателен старт на борда на метеорологичен балон на поле близо до Хайнрих-Сусо-гимназия Констанц в Германия.

Учениците се събират, за да гледат изследователите, които подготвят Квантовата система за малки фотони, заплитащи се за изпитателен старт на борда на метеорологичен балон на поле близо до Хайнрих-Сусо-гимназия Констанц в Германия.(Снимка: Daniel K. L. Oi)



Oi се обедини с Сингапурския център за квантови технологии - ръководен от Александър Линг от Националния университет на Сингапур - за да се опита да демонстрира квантово заплитане на борда на CubeSat в орбита. Показването, че квантовото заплитане може да работи в космоса, би позволило сигурна комуникация между сателит и наземна станция или дори между два спътника. [ Тайни кодове, готови да направят квантов скок в космоса ]

Стискането на квантов експеримент в малък CubeSat също би позволило по -бързо и по -евтино внедряване на квантова комуникационна мрежа. Изследователите трябваше не само да намалят квантовия експеримент до размера на сандвич, но и да измислят как да го накарат да работи само с мощност от 1,5 вата (по -малко от мощността, използвана от зареждащ смартфон).

„Сега, в типичен CubeSat, 300 милилитра може да са на разположение за научен експеримент“, каза Линг пред InnovationNewsDaily. 'Това е по -малък обем, отколкото в кутия сода!'



Изследователите проследяват местоположението на техния квантов експеримент, стартиран с балон, след като той се върна на Земята.

Изследователите проследяват местоположението на техния квантов експеримент, стартиран с балон, след като той се върна на Земята.(Снимка: Daniel K. L. Oi)

Такъв експеримент ще се използва квантово заплитане - мистериозният феномен, който позволява на двойка „заплетени“ частици да се държат като едно цяло, дори ако са разделени на огромни разстояния. Квантовата комуникация използва заплетени светлинни частици (фотони) като споделяеми ключове за декодиране на съобщения.

Принципите на квантовата физика също правят невъзможно да се прихване една заплетена снимка, без да се повреди нейният заплетен партньор и да се изведат изпращачите и получателите.

Охранителните компании вече предлагат квантова комуникация през оптични мрежи, но този метод работи само за разстояния до около 100 километра. Европейски и китайски изследователи също започнаха да тестват как да излъчват заплетени фотони между наземните станции, но мнозина се вглеждат в най -голямата награда - излъчването заплетени фотони между наземни станции и релейни спътници за създаване на сигурна глобална мрежа.

Последният полет с балон в Сингапур е тествал само квантовата система с малки фотони (SPEQS) в режим „изключено“, но бъдещите изстрелвания на балони биха могли да тестват квантовото заплитане във въздуха, преди да отидат за действително квантово заплитане в орбита. Отделна група за сателитно инженерство в Сингапур работи за изграждането на CubeSat, което би могло да помогне за създаването на научна история.

Тази история е предоставена от InnovationNewsDaily , партньорски сайт на demokratija.eu. Можете да следите InnovationNewsDaily Старши писател Джеръми Хсу в Twitter @ НаукаHsu . Следвайте InnovationNewsDaily в Twitter @ News_Innovation , или на Facebook .