Olennaisin asia on kvanttifysiikassa oleva lomittumisen käsite, eli se, että kaksi tai useampi hiukkasta tai muuta vastaavaa atomaarista systeemiä voi vaikuttaa toisiinsa hyvin kiinnostavalla tavalla. Kun yhden hiukkasen olotilaa muutetaan, niin tämä vaikuttaa myös toisen hiukkasen tilaan samanaikaisesti, jopa pitkän etäisyyden päässä.
Kvanttifysiikka on tavallisen, arkipäiväisen fysiikan osa-alue, joka kuvaa luonnon toimintaa atomien kokoluolassa. Siellä klassinen fysiikka ei toimi, vaan mukana on koko joukko omituiselta tuntuvaa todennäköisyyslaskentaa. Hiukkaset voidaan esittää paitsi kappaleina, pienenpieninä hitusina, niin myös aaltoina, eli hankalasti hahmotettavana etenevänä värähtelynä.
Tunnetuin kvanttifysiikan jännä ilmiö on ns. Schrödingerin kissa, eli fyysikko Erwin Schrödingerin löytämä ilmiö, jonka mukaan hiukkanen voi olla kahdessa eri tilassa aina siihen saakka, kunnes sitä havaitaan. Hän vertasi hiukkasta kissaan, joka on laatikossa, mutta emme tiedä onko se elävä vai kuollut, ennen kuin avaamme laatikon – joka puolestaan saattaa aiheuttaa kissan kuoleman.
Toinen omituisuus on Werner Heisenbergin keksimä epätarkkuusperiaate, jonka mukaan hiukkasen paikkaa ei voida koskaan tuntea hyvin, jos sen nopeus voidaan havaita. Ja päinvastoin: jos voidaan sanoa tarkasti missä hiukkanen on, niin sen nopeutta ei voida saada selville.
Kolmas kummallisuus on tunneloituminen, eli hiukkaset voivat jopa tunkeutua esteen läpi, vaikka niiden ei pitäisi. Outoa, mutta näin tapahtuu koko ajan, ja esimerkiksi puolijohde-elektroniikassa tämä on tuttu ilmiö.
Ja sitten on tämä lomittuminen. Sitä, että kaksi hiukkasta kaukana toisistaan voivat käyttäytyä täsmälleen samalla tavalla, on kutsuttu myös teleportaatioksi: siinähän tieto kappaleesta siirretään kokonaisuudessaan toisaalle.
Ensimmäisen kerran tämän onnistui tekemään kahdella hiukkasella Anton Zeilinger Wienin yliopistolla 1990-luvulla. Hiukkaset olivat Tonavan eri rannoilla, ja kun yhtä kutitettiin, niin toinen alkoi hihittää, vaikka niiden välillä ei ollut mitään yhteyttä.
Sen jälkeen sama koe on tehtiin myös Kanarian saarilla, jolloin 144 kilometrin etäisyydellä toisistaan kahdella observatoriolla olleet fotonit käyttäytyivät täsmälleen samalla tavalla. Nyt lomittumista tutkitaan rutiininomaisesti lähes kaikkialla maapallolla – ja osin tätä ennen jo avaruudessakin, sillä vuonna 2007 italialainen tutkimusryhmä onnistui siirtämään yksinkertaista kvanttitietoa japanilaisen satelliitin kautta. 2600 kilometrin korkeudessa ollut Ajisai-satelliitti "vain" heijasti laservaloa takaisin.
Ongelmana on se, että kunnollisessa lomituskokeessa hiukkaset täytyy ensin tuottaa samanaikaisesti samassa paikassa, ja siirtää sen jälkeen kauas toisistaan. Tähän saakka hiukkasina on käytetty fotoneita, ja ne on siirretty valokuitua pitkin. Valokuidussa kuitenkin signaali heikkenee nopeasti, ja vaikka käytössä olisi erinomaisia vahvistimia, lopulta on tuloksena pelkkää mössöä, mistä ei alkuperäistä fotonia saa irti.
Siksi ajatuksena oli käyttää satelliittia ja itse asiassa Zeilinger ehdotti jo viitisen vuotta sitten Euroopan avaruusjärjestölle tällaisen kvanttitietoliikennesatelliitin koeversion tekemistä. Se osoittautui hankalaksi ja kalliiksi, koska satelliitissa pitää olla mukana varsin monimutkainen optinen laitteisto.
Nyt Zeilinger on mukana kiinalaishankkeessa yhdessä pekingiläiskollegansa (entisen kilpailijansa) Jian-Wei Panin kanssa, ja tarkoituksena on koettaa yhteyttä satelliitilla Pekingin ja Wienin välillä. Hyvä taustajuttu tästä julkaistiin jo vuonna 2012 Naturessa.
