I ricercatori della Purdue University hanno dimostrato un nuovo modo di misurare il fenomeno dell’entanglement nelle reazioni chimiche: la capacità delle particelle quantistiche di mantenere una correlazione speciale tra loro su grande distanza.
Scoprire esattamente come funzionano le reazioni chimiche potrebbe portare a modi di imitarle o ricrearle con nuove tecnologie, ad esempio per progettare sistemi solari più efficienti.
Lo studio, pubblicato il 2 agosto su Science Advances, generalizza un teorema chiamato “disuguaglianza di Bell” per identificare l’entanglement nelle reazioni chimiche. Oltre agli argomenti teorici, i ricercatori hanno anche convalidato la disuguaglianza generalizzata attraverso una simulazione quantistica.
“Nessuno ha ancora dimostrato sperimentalmente l’entanglement nelle reazioni chimiche perché non esisteva un modo di misurarlo. Ora, per la prima volta, abbiamo la possibilità di farlo“, ha dichiarato Sabre Kais, professore di chimica a 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 un’altra rotazione delle particelle.
Se un sistema viola la disuguaglianza, esiste l’entanglement.
Ma descrivere l’entanglement nelle reazioni chimiche richiede misurazioni continue, come i vari angoli dei raggi 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 misurazioni continue nei sistemi fotonici.
Il team ha testato la disuguaglianza generalizzata di Bell in una simulazione quantistica di una reazione chimica che produce l’idruro di deuterio molecolare, sulla base di un esperimento condotto da ricercatori dell’Università di Stanford che mirava a studiare gli stati quantici delle interazioni molecolari, pubblicato nel 2018 in Nature Chemistry.
Poiché le simulazioni hanno convalidato il teorema di Bells e hanno dimostrato che l’entanglement può essere verificato nelle reazioni chimiche, il team di Kais ora propone di testare ulteriormente il metodo sull’idruro di deuterio.
“Non sappiamo ancora quali risultati possiamo verificare sfruttando l’entanglement in una reazione chimica, sappiamo solo che questi output saranno diversi“, ha detto Kais. “Rendere misurabile l’entanglement in questi sistemi è un primo passo importante“.