En los laboratorios, los químicos están acostumbrados a considerar las reacciones en superficies de catalizadores como un proceso clásico: las moléculas chocan, intercambian electrones y forman nuevas sustancias. Sin embargo, un nuevo trabajo conjunto de científicos de la Universidad de Nottingham y Harvard pone en duda esta simplificación.
El profesor Gerardo Adesso de la Escuela de Ciencias Matemáticas de Nottingham, junto con sus colegas Melissa Mather y Anabel Lanterna, ha obtenido financiación a través del programa conjunto de UKRI y la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. La parte estadounidense está dirigida por los profesores Junho Lee y Xuyang Xu. El presupuesto total del proyecto 'Entanglement Witness of Heterogeneous Surface Reactions' será de aproximadamente 550 mil libras para Nottingham y 700 mil dólares para Harvard. La investigación durará tres años a partir de octubre de 2026.
El entrelazamiento cuántico es un estado en el que las propiedades de las partículas permanecen correlacionadas incluso a distancia. En condiciones normales, el entorno destruye rápidamente tales correlaciones, y los químicos describen las reacciones sin tener en cuenta los efectos cuánticos. El equipo comprobará si el entrelazamiento se conserva en reacciones heterogéneas reales en superficies y si influye en su curso.
Para ello, los científicos combinarán tres enfoques: sondas cuánticas a nanoescala utilizando defectos de vacancia de nitrógeno en diamante, métodos de teoría de la información cuántica para confirmar el entrelazamiento y cálculos de primeros principios de sistemas cuánticos abiertos. Si las correlaciones resultan ser genuinamente cuánticas y no clásicas, esto cambiará la comprensión de la catálisis.
Los resultados podrían conducir al desarrollo de nuevas herramientas para estudiar materiales catalíticos y magnéticos. En el futuro, esto abrirá caminos hacia procesos más eficientes de fotocatálisis, conversión de energía y tecnologías cuánticas que ya influyen en la producción de fertilizantes, la purificación de gases de escape y el desarrollo de células solares.
El proyecto también fortalecerá la colaboración entre el Reino Unido y EE. UU., apoyando a investigadores posdoctorales en ciencias matemáticas y químicas. Los experimentos y las simulaciones se llevarán a cabo en paralelo en ambos países, lo que acelerará la verificación de hipótesis.
Si el entrelazamiento realmente participa en las transformaciones químicas, las descripciones habituales de las reacciones requerirán una revisión seria.
