Група фізиків під керівництвом Пауло Віллоресі (Paolo Villoresi) з Падуанського університету в Італії створила аналог моделі кота Шредінгера з фотонів, запущених у космос.
Цим вчені довели можливість використання супутників для передачі зашифрованих повідомлень на основі квантової механіки. Стаття опублікована в журналі Physical Review Letters.
Інтерференція - це фізичне явище, яке відбувається при накладанні один на одного декількох хвиль. У випадку зі світлом ці хвилі є електромагнітними, і їх інтерференція призводить до перерозподілу інтенсивності світла. Оскільки світло поширюється за допомогою елементарних частинок - фотонів, інтерференція, іншими словами, призводить до посилення або зменшення ймовірності того, що фотон опиниться в певному просторі в певний час. При цьому фотон здатний інтерферувати сам з собою, немов би розпадаючись на два окремих взаємодіючих один з одним стани.
Інтерференцію фотонів раніше спостерігали в лабораторних умовах, однак, за словами авторів опублікованої статті, квантові явища справедливі для тих умов, в яких вони були експериментально підтверджені. Тому завдання фізиків полягало в тому, щоб спостерігати квантову інтерференцію фотонів на величезних відстанях, що раніше не використовувалися в дослідженнях. Для цього фізики послали пучок світла з телескопа, розташованого в обсерваторії лазерної телеметрії в Матері (MLRO), до орбітального супутника, забезпеченого відбивачами.
Для створення квантової інтерференції вчені розділили фотони на дві частини, кожна з яких є свого роду альтернативним станом існування фотона. Відомою моделлю одночасного існування двох станів є кіт Шредінгера, що являє собою суперпозицію - змішання стану живого і мертвого кота в один і той же час. У разі експерименту фотон був суперпозицією двох «пакетів» - альтернативних фотонів, що проходили через складну оптичну установку із запізненням у мільярдні частки секунди.
Фотонні пакети відскочили від відбивача супутника і повернулися назад в оптичну систему обсерваторії, де вчені могли спостерігати за квантовою інтерференцією. Загальна відстань пробігу фотонів склала безпрецедентні п'ять тисяч кілометрів. Через відносну швидкість супутника в інтерференційній картині виникали зміни, які підтверджували теоретичні розрахунки.
Вчені вважають, що їхня робота доводить можливість технології квантової криптографії з використанням супутників, яка дозволить відправляти через космічні канали ключі шифрування для кодування секретної інформації.