Вчені давно підозрювали, що квантове явище може грати роль у фотосинтезі та інших хімічних реакціях, але вони не знали це напевно, тому що таке явище дуже важко ідентифікувати.
Тепер дослідники з Університету Пердью продемонстрували новий спосіб вимірювання явища заплутування в хімічних реакціях - здатність квантових частинок зберігати особливу кореляцію один з одним на великій відстані.
Розкриття того, як саме працюють хімічні реакції, може призвести до того, що їх можна буде відтворити в нових технологіях, наприклад, для розробки більш досконалих систем перетворення сонячної енергії.
Дослідження, опубліковане в журналі Science Advances, узагальнює популярну теорему під назвою «нерівність Белла» для визначення заплутаності в хімічних реакціях. На додаток до теоретичних аргументів, дослідники також підтвердили узагальнену нерівність за допомогою квантового моделювання.
З 1964 року нерівність Белла широко використовується і служить перевіркою для визначення заплутаності, яку можна описати за допомогою дискретних вимірювань, таких як вимірювання орієнтації обертання квантової частинки, а потім визначення того, чи корелюється цей вимір з обертанням іншої частинки. Якщо система порушує нерівність, то заплутаність існує.
Але опис заплутування в хімічних реакціях вимагає безперервних вимірювань, таких як різні кути променів, які розсіюють реагенти і змушують їх контактувати і перетворюватися на продукти. Те, як підготовлені входи, визначає результати хімічної реакції.
Дослідники з Університету Пердью узагальнили нерівність Белла, включивши в нього безперервні вимірювання в хімічних реакціях. Раніше теорема була узагальнена на безперервні вимірювання у фотонних системах.
Команда вчених перевірила узагальнену нерівність Белла в квантовому моделюванні хімічної реакції, що дає молекулу гідриду дейтерію, на основі експерименту дослідників зі Стенфордського університету, метою якого було вивчення квантових станів молекулярних взаємодій, опублікованих у 2018 році в журналі Nature Chemistry.
Оскільки моделювання підтвердили теорему Беллса і показали, що заплутаність можна класифікувати в хімічних реакціях, вчені пропонують провести подальші випробування методу на гідриді дейтерію в експерименті.
«Ми ще не знаємо, якими виходами ми можемо керувати, використовуючи переваги заплутування в хімічній реакції - просто ці результати будуть іншими», - сказав Сабер Кейс, професор хімії в Університеті Пердью. «Зробити вимірюваність заплутаності в цих системах - це важливий перший крок».