Gli scienziati sospettano da tempo che un fenomeno quantistico possa svolgere un ruolo nella fotosintesi e in altre reazioni chimiche della natura, ma non lo so per certo perché un tale fenomeno è così difficile da identificare.

I ricercatori della Purdue University hanno dimostrato un nuovo modo per misurare il fenomeno dell'entanglement nelle reazioni chimiche:la capacità delle particelle quantistiche di mantenere una correlazione speciale tra loro su una grande distanza.

Scoprire esattamente come funzionano le reazioni chimiche potrebbe portare a modi per imitarle o ricrearle in nuove tecnologie, come per progettare sistemi di energia solare migliori.

Lo studio, pubblicato venerdì (2 agosto) in Progressi scientifici , generalizza un teorema popolare chiamato "disuguaglianza di Bell" per identificare l'entanglement nelle reazioni chimiche. Oltre alle argomentazioni teoriche, i ricercatori hanno anche convalidato la disuguaglianza generalizzata attraverso una simulazione quantistica.

"Nessuno ha ancora mostrato sperimentalmente l'entanglement nelle reazioni chimiche perché non abbiamo avuto modo di misurarlo. Per la prima volta, abbiamo un modo pratico per misurarlo, " ha detto Saber Kais, un professore di chimica alla Purdue. "La domanda ora è, possiamo usare l'entanglement a nostro vantaggio per prevedere e controllare l'esito delle reazioni chimiche?"

Dal 1964, La disuguaglianza di Bell è stata ampiamente convalidata e funge da test per identificare l'entanglement che può essere descritto con misurazioni discrete, come misurare l'orientamento dello spin di una particella quantistica e quindi determinare se tale misurazione è correlata con lo spin di un'altra particella. Se un sistema viola la disuguaglianza, allora l'intreccio esiste.

Ma descrivere l'entanglement nelle reazioni chimiche richiede misurazioni continue, come i vari angoli dei fasci che disperdono i reagenti e li costringono a entrare in contatto e trasformarsi in prodotti. Il modo in cui vengono preparati gli input determina gli output di una reazione chimica.

Il team di Kais ha generalizzato la disuguaglianza di Bell per includere misurazioni continue nelle reazioni chimiche. In precedenza, il teorema era stato generalizzato a misure continue in sistemi fotonici.

Il team ha testato la disuguaglianza generalizzata di Bell in una simulazione quantistica di una reazione chimica che produce la molecola di idruro di deuterio, partendo da un esperimento dei ricercatori della Stanford University che mirava a studiare gli stati quantistici delle interazioni molecolari, pubblicato nel 2018 in Chimica della natura .

Poiché le simulazioni hanno convalidato il teorema di Bells e mostrato che l'entanglement può essere classificato nelle reazioni chimiche, Il team di Kais propone di testare ulteriormente il metodo sull'idruro di deuterio in un esperimento.

"Non sappiamo ancora quali output possiamo controllare sfruttando l'entanglement in una reazione chimica, solo che questi output saranno diversi, " Ha detto Kais. "Rendere l'entanglement misurabile in questi sistemi è un primo passo importante".