糾纏是經(jīng)典物理和量子物理的本質(zhì)區(qū)別，受到了廣泛的理論和實(shí)驗(yàn)關(guān)注?，F(xiàn)在由于量子隱形傳態(tài)、量子通信、量子密碼學(xué)和量子計(jì)算的發(fā)展，人們渴望理解和創(chuàng)建粒子之間的量子糾纏，如自旋、光子、原子和分子之間的量子糾纏。

雖然大多數(shù)研究都集中在證明糾纏態(tài)違反了著名貝爾不等式及其對(duì)離散測(cè)量的推廣，但很少有研究集中在連續(xù)測(cè)量結(jié)果上。現(xiàn)在科學(xué)家們開發(fā)了一個(gè)通用的實(shí)用不等式來測(cè)試連續(xù)測(cè)量結(jié)果的糾纏性，特別是化學(xué)反應(yīng)的散射。

長(zhǎng)期以來，科學(xué)家們一直懷疑量子現(xiàn)象可能在光合作用和其他自然化學(xué)反應(yīng)中發(fā)揮作用，但目前還不能確定，因?yàn)檫@種現(xiàn)象很難識(shí)別。普渡大學(xué)的研究人員展示了一種測(cè)量化學(xué)反應(yīng)中糾纏現(xiàn)象的新方法——量子粒子在很遠(yuǎn)距離內(nèi)保持特殊相關(guān)性的能力。準(zhǔn)確揭示化學(xué)反應(yīng)的原理，可能會(huì)帶來一些方法來模擬或在新技術(shù)中重現(xiàn)它們，比如設(shè)計(jì)更好的太陽能系統(tǒng)，其研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)期刊上。

研究概括了一個(gè)名為“貝爾不等式”的流行定理，用來識(shí)別化學(xué)反應(yīng)中的糾纏。除了理論論證外，研究人員還通過量子模擬驗(yàn)證了廣義不等式。普渡大學(xué)的化學(xué)教授Sabre Kais說：還沒有通過實(shí)驗(yàn)證明化學(xué)反應(yīng)中存在量子糾纏，因?yàn)檫€沒有辦法測(cè)量它，現(xiàn)在的問題是，我們能利用纏繞來預(yù)測(cè)和控制化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果嗎？自1964年以來，貝爾不等式得到了廣泛驗(yàn)證，并作為一種重要的測(cè)試，用于識(shí)別可以用離散測(cè)量來描述的糾纏。

比如測(cè)量一個(gè)量子粒子的自旋方向，然后確定該測(cè)量是否與另一個(gè)粒子的自旋相關(guān)。如果一個(gè)系統(tǒng)違反了不等式，那么糾纏就存在。但是描述化學(xué)反應(yīng)中的纏結(jié)需要連續(xù)測(cè)量，比如散射反應(yīng)物并迫使它們接觸并轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的光束不同角度，如何輸入決定了化學(xué)反應(yīng)的輸出。研究團(tuán)隊(duì)將貝爾不等式推廣到化學(xué)反應(yīng)的連續(xù)測(cè)量中，以前，這個(gè)定理被推廣到光子系統(tǒng)的連續(xù)測(cè)量中，該研究團(tuán)隊(duì)在量子模擬中測(cè)試了廣義貝爾不等式。

該量子模擬是基于斯坦福大學(xué)(Stanford University)科學(xué)家在《自然化學(xué)》(Nature Chemistry)上發(fā)表一項(xiàng)旨在研究分子相互作用的量子態(tài)實(shí)驗(yàn)。由于模擬驗(yàn)證了貝爾不等式定理，并表明糾纏可以在化學(xué)反應(yīng)中分類，研究團(tuán)隊(duì)提議在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步測(cè)試氫化氘的方法。還不知道可以通過利用化學(xué)反應(yīng)中的糾纏來控制什么反應(yīng)輸出——只是這些輸出將是不同的，在這些系統(tǒng)中測(cè)量糾纏是重要的第一步。

博科園｜研究/來自：普渡大學(xué)

參考期刊《科學(xué)進(jìn)展》

DOI：10.1126 / sciadv.aax5283

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普

關(guān)注【博科園】看更多大美宇宙科學(xué)哦