利用卫星可构想的基础量子光学实验——达到相对论距离和速度

物理理论的发展旨在描述特定机制下的现象，且通常仅在有限的尺度范围内有效。例如，广义相对论提供了对大尺度宇宙的有效描述，其检验范围已从宇宙尺度延伸至小至 10 米的距离。相比之下，量子理论提供了对小尺度物理的有效描述。对量子理论的直接检验已在大型强子对撞机（Large Hadron Collider）上可探测的最小尺度（${\sim} 10^{-20}$ 米）至数百公里的范围内进行。然而，这些检验尚未达到研究量子与相对论机制交汇处可能产生的重要物理现象所需的尺度。我们提议将量子理论的直接检验推向越来越大的长度尺度，接近时空曲率半径，从而开始探测引力与量子现象之间的相互作用。特别是，我们回顾了利用地球轨道及其他太阳系位置的人造卫星可构想的各种基础物理检验，并试图勾勒出潜在可观测效应的量级。这些检验有望确定量子理论在更大长度尺度上的适用性，排除各种替代物理理论，并对受量子引力时空微观结构思想启发的现象学模型设定界限。从更实用的角度来看，随着量子密钥分发等量子通信技术向太空长距离推进，可能需要考虑此处讨论的一些基础物理效应，以使此类方案可行。