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Científicos miden el entrelazamiento cuántico en reacciones químicas


Un dúo de investigadores de la Universidad de Purdue ha modificado un teorema popular, llamado Desigualdades de Bell, para identificar el entrelazamiento cuántico y aplicarlo a las reacciones químicas.

El teorema de Bell es un metateorema que muestra que las predicciones de la mecánica cuántica (MC) no son intuitivas, y afecta a temas filosóficos fundamentales de la física moderna. Es el legado más famoso del físico John S. Bell. El teorema de Bell es un teorema de imposibilidad, que afirma que:

Ninguna teoría física de variables ocultas locales puede reproducir todas las predicciones de la mecánica cuántica.

Dadas sus implicaciones en el plano de la no localidad, supuso la consagración definitiva de la física cuántica frente a otras teorías de variables ocultas y es considerado por la mayoría de físicos del mundo como el descubrimiento más profundo de la historia de la ciencia.

"Nadie ha demostrado experimentalmente entrelazamientos en reacciones químicas todavía porque no hemos tenido una manera de medirlo", dijo el profesor Saber Kais, autor principal del estudio.

"Por primera vez, tenemos una forma práctica de medirlo".

"La pregunta ahora es, ¿podemos usar el entrelazamiento a nuestra ventaja para predecir y controlar el resultado de las reacciones químicas?"

Desde 1964, el Teorema de Bell ha sido ampliamente validado y sirve como prueba para identificar entrelazamientos que pueden describirse con mediciones discretas, como medir la orientación del giro de una partícula cuántica y luego determinar si esa medición está correlacionada con el giro de otra partícula.

Si un sistema viola la desigualdad, entonces existe un entrelazamiento.

Pero describir el enredo en las reacciones químicas requiere mediciones continuas, como los diversos ángulos de los haces que dispersan los reactivos y los obligan a contactar y transformarse en productos.

La forma en que se preparan las entradas determina las salidas de una reacción química.

El estudio
El profesor Kais y su colega de investigación, Junxu Li, generalizaron el Teorema de Bell para incluir mediciones continuas en reacciones químicas. Anteriormente, el teorema se había generalizado a mediciones continuas en sistemas fotónicos.

El equipo probó el Teorema generalizado de Bell en una simulación cuántica de una reacción química que produce la molécula de hidruro de deuterio.

Debido a que las simulaciones validaron el Teorema de Bell y mostraron que el entrelazamiento puede clasificarse en reacciones químicas, los investigadores proponen probar el método con hidruro de deuterio en un experimento.

"Todavía no sabemos qué resultados podemos controlar aprovechando el entrelazamiento en una reacción química, solo que estos resultados serán diferentes", dijo el profesor Kais.

"Hacer que el entrelazamiento se pueda medir en estos sistemas es un primer paso importante".

Referencia del documento científico:
Junxu Li y Saber Kais. 2019. Entrelazamiento clasificador en reacciones químicas. Science Advances, Vol. 5, no. 8, eaax5283; doi: 10.1126 / sciadv.aax5283

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