2019-08-03 10:42:01
现在有办法找出化学反应中的量子纠缠的答案

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科学家长期以来一直怀疑量子现象可能在光合作用和自然界的其他化学反应中起作用,但不确定,因为这种现象很难识别。

普渡大学的研究人员已经展示了一种测量化学反应中纠缠现象的新方法 - 量子粒子在很大距离内保持特殊相关性的能力。

准确揭示化学反应的工作原理可以带来在新技术中模仿或重建它们的方法,例如设计更好的太阳能系统。

这项研究于周五(8月2日)在“科学进步”杂志上发表,推广了一个名为“贝尔不等式”的流行定理来识别化学反应中的纠缠。除了理论论证,研究人员还通过量子模拟验证了广义不等式。

普渡大学化学教授Sabre Kais说:“没有人在实验中表现出化学反应中的纠缠,因为我们还没有办法测量它。这是我们第一次有一种实用的方法来测量它。” “现在的问题是,我们能否利用纠缠来预测和控制化学反应的结果?”

自1964年以来,贝尔的不等式得到了广泛的验证,并作为识别纠缠的首选测试,可以用离散测量来描述,例如测量量子粒子自旋的方向,然后确定该测量是否与另一个相关粒子的旋转。如果系统违反不等式,则存在纠缠。

但是描述化学反应中的纠缠需要连续测量,例如散射反应物并迫使它们接触并转化成产物的各种角度的光束。如何准备输入决定了化学反应的输出。

Kais的团队将Bell的不等式推广到包括化学反应的连续测量。以前,该定理已推广到光子系统中的连续测量。

该团队在一个化学反应的量子模拟中测试了广义贝尔的不等式,该化学反应产生了氢化氘分子,这是斯坦福大学研究人员的一项实验,该实验旨在研究分子相互作用的量子态,发表于2018年的自然化学。

因为模拟证实了Bells定理,并且证明了纠缠可以归类为化学反应,Kais的团队建议在实验中进一步测试氢化氘的方法。

“我们还不知道通过利用化学反应中的纠缠来控制哪些输出 - 只是这些输出会有所不同,”Kais说。 “在这些系统中纠缠可衡量是重要的第一步。”

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