量子纠缠是在微观世界发生的最为奇特的物理现象，阿尔伯特·爱因斯坦曾在描述量子纠缠的性质时发表了“幽灵般超距作用”的著名言论。直到现在，物理学家对奇特的量子纠缠实验局限在地球之内距离相对小的范围。有必要在更大距离的范围检验粒子的纠缠现象，相互纠缠的一个粒子的行为以“超距作用”影响另一个粒子的行为。物理学家设想了一种实验方案，以国际空间站为实验平台，在更大的距离上检验粒子纠缠态的属性，国际空间站原本是一个太空实验室，空间站距离地面大约为250英里、或400公里。
奥地利科学院的物理学家鲁伯特·乌尔辛对量子纠缠的太空实验进行了说明，“按照量子物理学的基本分析，量子纠缠独立于距离、或与纠缠的作用距离无关”，“我们提出的太空实验将显示，粒子在大的距离上、或超过了500公里时是否保持量子纠缠的特性，在国际空间站开展的实验是历史上的首次”。乌尔辛和他的同事将实验的细节以论文的形式发表在近期的《新物理学》杂志，英国物理学研究所和德国物理学学会联合出版这份物理刊物。对量子纠缠的一种检测被物理学家称为“贝尔实验”，已故的北爱尔兰物理学家约翰·贝尔在1960年代提出了实验的设想，实验的目次是在现实世界的基础上检验纠缠理论的正确性。纠缠现象属于量子力学中最为独特的性质，产生纠缠的两个粒子一旦分开，它们以某种神秘的方式进行信息的“瞬时”交流，爱因斯坦深信德国古典哲学对因果律的描述，他几乎难以接接受量子“幽灵般的超距作用”。
为了更好地检验量子纠缠的发生机制，乌尔辛领衔的研究小组计划将一个小型的光子探测器发送到国际太空站，将它安装在一个现存的、电动尼康牌照相机的边上，尼康照相机有400毫米的镜头，从空间站全景式的小“天窗”来观察地面情况。一旦小型的光子探测器安装到位，物理学家将以地面的一对光子进行纠缠操控，然后，将其中的一个光子从地面站送上轨道实验室，在太空的小型探测仓测量光子的特性，另一个光子则留在地面，太空和地面的两个光子是否保持它们的纠缠状态？即：当一个光子的特性发生变化时，另一个光子的特性是否瞬时发生变化？大距离的“空地实验”将能够检验量子纠缠的特性和问题。
乌尔辛团队的实验能够检验重力对量子纠缠的潜在影响。项目实验进行得较快，在空间站的地面实验室进行了几个步骤的实验，每一个步骤仅用了70秒的时间。国际空间站的管理机构批准了乌尔辛小组的实验项目，团队成员计划了一周时间的空间实验，他们有充足的时间来建立地面实验与空间实验的联系。纠缠的光子对在远距离的情形下如果发生瞬时的信息交换，那么这无疑颠覆了经典物理学的概念，量子物理的奇异性造成了爱因斯坦难以理解的“心神不安”。
科学小组提出了另一项新奇而适用的相关性实验，他们要尝试发送一个“加密锁”，在大距离上实现量子信息传输的加密功能，在国际太空站进行的实验之前，量子加密锁、或加密钥匙技术仅在地面实验室的光纤材料中进行过检验，而实验的距离、或光纤材料的长度较短。量子加密技术在经济社会中有广泛的用途。乌尔辛科学小组“幽灵行动”的实验方案一旦获得成功，这将导致科学家和工程师开发出第一个全球量子通讯网络。
量子加密钥匙信息目前发送的最远距离仅有几百公里，只能实现一个、或两个城市之间的加密通讯。研究人员设想，以光子束来生成和传播“加密钥匙”。加密信息只在两个主体——发送者和接收者之间传送和分享，如果“第三方”试图拦截加密的信息，那么信息的发送和接收者很容易发现“第三方”的行为。全世界的量子科学团队都在考虑量子卫星的发射，量子卫星可以用于将两个信息主体相连接的“中转站”，量子卫星通讯能够显著地增加两个信息主体的距离，实现加密钥匙技术的远程应用。新的研究表明，通过国际空间站也许能够实现“量子卫星”的中转功能，乌尔辛科学小组即将开展的量子纠缠太空实验变得更为重要。
（编译：2013-4-26）
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