Avec ses vues à 180 degrés de la Terre et de l'espace, la coupole de l'ISS est l'endroit idéal pour la photographie. Mais les chercheurs autrichiens veulent utiliser la plate-forme unique et panoramique pour tester les limites de "l'action fantasmagorique à distance" dans l'espoir de créer un nouveau réseau de communication quantique.
Dans une nouvelle étude publiée le 9 avril 2012 dans le New Journal of Physics, un groupe de chercheurs autrichiens propose d'équiper la caméra qui est déjà à bord de l'ISS - la caméra Nikon 400 mm NightPOD - d'un récepteur optique qui serait la clé pour effectuer la première expérience d'optique quantique dans l'espace. La caméra NightPOD fait face au sol dans la coupole et peut suivre les cibles au sol pendant jusqu'à 70 secondes, ce qui permet aux chercheurs de faire rebondir une clé de cryptage secrète sur de plus longues distances que celles actuellement possibles avec les réseaux de fibres optiques sur Terre.
«Pendant quelques mois par an, l'ISS passe cinq à six fois de suite dans la bonne orientation pour que nous fassions nos expériences. Nous envisageons de mettre en place l'expérience pendant une semaine entière et donc d'avoir plus que suffisamment de liens vers l'ISS disponibles », a déclaré le co-auteur de l'étude, le professeur Rupert Ursin de l'Académie autrichienne des sciences.
Albert Einstein a inventé pour la première fois l'expression «action fantasmagorique à distance» au cours de ses batailles philosophiques avec Neils Bohr dans les années 1930 pour expliquer sa frustration face aux insuffisances de la nouvelle théorie appelée mécanique quantique. La mécanique quantique explique les actions aux plus petites échelles dans le domaine des atomes et des particules élémentaires. Alors que la physique classique explique le mouvement, la matière et l'énergie au niveau que nous pouvons voir, les scientifiques du 19e siècle ont observé des phénomènes dans le macro et le micro monde qui ne pouvaient pas être facilement expliqués en utilisant la physique classique.
En particulier, Einstein n'était pas satisfait de l'idée d'enchevêtrement. L'intrication se produit lorsque deux particules sont si profondément connectées qu'elles partagent la même existence; ce qui signifie qu'ils partagent les mêmes relations mathématiques de position, spin, momentum et polarisation. Cela peut se produire lorsque deux particules sont créées au même point et instant dans l'espace-temps. Au fil du temps, alors que les deux particules se séparent largement dans l'espace, même par années-lumière, la mécanique quantique suggère qu'une mesure de l'une aurait immédiatement un impact sur l'autre. Einstein n'a pas tardé à souligner que cela violait la limite de vitesse universelle fixée par la relativité restreinte. C'est ce paradoxe qu'Einstein a appelé l'action fantasmagorique.
Le physicien du CERN, John Bell, a partiellement résolu ce mystère en 1964 en proposant l'idée de phénomènes non locaux. Alors que l'intrication permet à une particule d'être instantanément influencée par sa contrepartie exacte, le flux d'informations classiques ne voyage pas plus vite que la lumière.
L'expérience ISS propose d'utiliser une «expérience de Bell» pour tester la contradiction théorique entre les prédictions en physique quantique et classique. Pour l'expérience de Bell, une paire de photons intriqués serait générée au sol; l'un serait envoyé de la station au sol à la caméra modifiée à bord de l'ISS, tandis que l'autre serait mesuré localement au sol pour une comparaison ultérieure. Jusqu'à présent, les chercheurs ont envoyé une clé secrète à des récepteurs distants de quelques centaines de kilomètres.
«Selon la physique quantique, l'intrication est indépendante de la distance. Notre expérience de type Bell proposée montrera que les particules sont enchevêtrées, sur de grandes distances - environ 500 km - pour la toute première fois dans une expérience », explique Ursin. «Nos expériences nous permettront également de tester les effets potentiels de la gravité sur l'intrication quantique.»
Les chercheurs soulignent que la modification mineure d’une caméra déjà à bord de l’ISS permettra d’économiser le temps et l’argent nécessaires à la construction d’une série de satellites pour tester les idées des chercheurs.
