05.08.19

Разработан метод выявления квантовой запутанности в химических реакциях

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, обобщило неравенство Белла – теорему для определения квантовой запутанности – для химических реакций. В дополнение к теоретическим выкладкам исследователи подтвердили обобщенное неравенство с помощью квантового моделирования.

«Никто еще экспериментально не показывал квантовую запутанность в химических реакциях, потому что не было способа измерить ее. Впервые у нас есть практический способ измерить этот феномен, – отметил один из исследователей, профессор химии в Университете Пердью Сабер Кейс. – Вопрос теперь заключается в том, можем ли мы использовать запутанность в наших интересах, чтобы предсказывать и контролировать результаты химических реакций».

Парадокс Эйнштейна – Подольского – Розена определяет одно существенное различие между классической и квантовой физикой. Согласно ему, квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми. Если получить пару фотонов в запутанном состоянии и если при измерении спина первой частицы спиральность оказывается положительной, то спиральность второй всегда оказывается отрицательной, и наоборот. Зависимость сохраняется, даже если разнести эти объекты в пространстве за пределы любых известных взаимодействий.

В последнее время желание понять и создать квантовую запутанность между частицами, такими как электроны, фотоны, атомы и молекулы, подпитывается развитием квантовой телепортации, квантовой связи, квантовой криптографии и квантовых вычислений.

Cформулированное в 1964 году неравенство Белла служит проверкой для определения запутанности, подобной существующей в парадоксе Эйнштейна – Подольского – Розена. Если система нарушает неравенство, то запутанность существует. Но описание запутанности в химических реакциях требует непрерывных измерений, в то время как теорема применялась ранее только к дискретным.

Команда Кейса обобщила неравенство Белла, включив в него непрерывные измерения для химических реакций. Ученые разработали общее практическое неравенство для проверки запутанности таких непрерывных наблюдений, как рассеяние света при химических реакциях. Ранее теорема была обобщена на непрерывные измерения в фотонных системах.

Команда проверила обобщенное неравенство Белла в квантовом моделировании химической реакции образования гидрида дейтерия. Поскольку моделирование подтвердило теорему Белла и показало, что запутанность в химических реакциях реально обнаружить, команда ученых предлагает дополнительно проверить метод на гидриде дейтерия с помощью эксперимента.

Читайте также