Os cientistas há muito suspeitam que um fenômeno quântico pode ter um papel na fotossíntese e em outras reações químicas da natureza, mas não sabem ao certo porque esse fenômeno é tão difícil de identificar.
Pesquisadores da Universidade de Purdue demonstraram uma nova maneira de medir o fenômeno do emaranhamento em reações químicas – a capacidade das partículas quânticas de manter uma correlação especial entre si por uma grande distância.
Descobrir exatamente como as reações químicas funcionam pode trazer maneiras de imitá-las ou recriá-las em novas tecnologias, como para projetar melhores sistemas de energia solar.
O estudo, publicado na sexta-feira (2 de agosto) na Science Advances, generaliza um teorema popular chamado “desigualdade de Bell” para identificar emaranhamento em reações químicas. Além de argumentos teóricos, os pesquisadores também validaram a desigualdade generalizada através de uma simulação quântica.
“Ninguém demonstrou experimentalmente o emaranhamento em reações químicas, ainda que não tenhamos uma maneira de medi-lo. Pela primeira vez, temos uma maneira prática de medi-lo”, disse Saber Kais, professor de química na Purdue. “A questão agora é: podemos usar o entrelaçamento a nosso favor para prever e controlar o resultado de reações químicas?”
Desde 1964, a desigualdade de Bell tem sido amplamente validada e serve como um teste para identificar emaranhamento que pode ser descrito com medições discretas, como medir a orientação do spin de uma partícula quântica e então determinar se essa medida está correlacionada com outra rotação da partícula. Se um sistema viola a desigualdade, então o emaranhamento existe.
Mas descrever o entrelaçamento em reações químicas requer medições contínuas, como os vários ângulos de feixes que dispersam os reagentes e os forçam a entrar em contato e se transformar em produtos. Como as entradas são preparadas determina as saídas de uma reação química.
A equipe de Kais generalizou a desigualdade de Bell para incluir medições contínuas em reações químicas. Anteriormente, o teorema havia sido generalizado para medições contínuas em sistemas fotônicos.
A equipe testou a desigualdade generalizada de Bell em uma simulação quântica de uma reação química que produz a molécula de hidreto de deutério, baseada em um experimento de pesquisadores da Universidade de Stanford que pretendia estudar os estados quânticos de interações moleculares, publicado em 2018 na Nature Chemistry.
Como as simulações validaram o teorema de Bells e mostraram que o emaranhamento pode ser classificado em reações químicas, a equipe de Kais propõe testar o método de hidreto de deutério em um experimento.
“Ainda não sabemos quais produtos podemos controlar tirando proveito do emaranhamento em uma reação química – só que essas saídas serão diferentes”, disse Kais. “Tornar o emaranhamento mensurável nesses sistemas é um primeiro passo importante”.
Publicado em 04/08/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-08-quantum-entanglement-chemical-reactions.html
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