Des scientifiques trouvent le moyen de mesurer l’intrication quantique dans les réactions chimiques

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Un duo de chercheurs de l’Université de Purdue a modifié un théorème populaire – appelé inégalité de Bell – pour identifier l’intrication quantique et l’a appliqué aux réactions chimiques.

Dans cette illustration, un photon (violet) transporte un million de fois l'énergie d'un autre (jaune). Crédit image : NASA / Sonoma State University / Aurore Simonnet.

Dans cette illustration, un photon (violet) transporte un million de fois l’énergie d’un autre (jaune). Crédit photo : NASA / Sonoma State University / Aurore Simonnet.

“Personne n’a encore montré expérimentalement l’intrication dans les réactions chimiques parce que nous n’avions pas de moyen de la mesurer”, a déclaré le professeur Sabre Kais, auteur principal de l’étude.

“Pour la première fois, nous avons un moyen pratique de la mesurer”.

“La question est maintenant de savoir si nous pouvons utiliser l’intrication à notre avantage pour prédire et contrôler le résultat des réactions chimiques.”

Depuis 1964, l’inégalité de Bell a été largement validée et sert de test de référence pour identifier l’intrication qui peut être décrite par des mesures discrètes, comme la mesure de l’orientation du spin d’une particule quantique, puis la détermination de la corrélation de cette mesure avec le spin d’une autre particule.

Si un système viole l’inégalité, alors l’intrication existe.

Mais la description de l’intrication dans les réactions chimiques nécessite des mesures continues, comme les différents angles des faisceaux qui diffusent les réactifs et les forcent à entrer en contact et à se transformer en produits.

La façon dont les entrées sont préparées détermine les sorties d’une réaction chimique.

La simulation quantique d'une réaction chimique produisant de l'hydrure de deutérium a permis de valider la nouvelle méthode : des capteurs (orange) sont utilisés pour détecter les particules diffusées et compter les nombres pour chaque angle (mesure Z) ; les molécules qui ne sont pas diffusées iront vers un autre capteur (gris), par lequel elles seront mesurées sur les états propres ∣+> ; et ∣-> ; (mesure X). Crédit image : Junxu Li & ; Sabre Kais, doi : 10.1126/sciadv.aax5283.

La simulation quantique d’une réaction chimique donnant de l’hydrure de deutérium a permis de valider la nouvelle méthode : des capteurs (orange) sont utilisés pour détecter les particules diffusées et compter les nombres pour chaque angle (mesure Z) ; les molécules qui ne sont pas diffusées iront vers un autre capteur (gris), par lequel elles seront mesurées sur les états propres ∣+> ; et ∣-> ; (mesure X). Crédit image : Junxu Li & ; Sabre Kais, doi : 10.1126/sciadv.aax5283.

Le professeur Kais et son collègue, Junxu Li, ont généralisé l’inégalité de Bell pour inclure les mesures continues dans les réactions chimiques.

Auparavant, le théorème avait été généralisé aux mesures continues dans les systèmes photoniques.

L’équipe a testé l’inégalité de Bell généralisée dans une simulation quantique d’une réaction chimique produisant la molécule d’hydrure de deutérium.

Comme les simulations ont validé le théorème de Bell et montré que l’intrication peut être classée dans les réactions chimiques, les chercheurs proposent de tester davantage la méthode sur l’hydrure de deutérium dans une expérience.

“Nous ne savons pas encore quels résultats nous pouvons contrôler en tirant parti de l’intrication dans une réaction chimique – simplement que ces résultats seront différents”, a déclaré le professeur Kais.

“Rendre l’intrication mesurable dans ces systèmes est une première étape importante”.

L’article de l’équipe a été publié en ligne ce mois-ci dans la revue Science Advances.

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