Dans les laboratoires, les chimistes ont l'habitude de considérer les réactions sur les surfaces des catalyseurs comme un processus classique : les molécules entrent en collision, échangent des électrons et forment de nouvelles substances. Cependant, une nouvelle collaboration entre des scientifiques de l'Université de Nottingham et de Harvard remet en question cette simplification.
Le professeur Gerardo Adesso de l'École des sciences mathématiques de Nottingham, avec ses collègues Melissa Mather et Anabel Lanterna, a obtenu un financement dans le cadre du programme conjoint UKRI et de la National Science Foundation des États-Unis. La partie américaine est dirigée par les professeurs Junho Lee et Xuyang Xu. Le budget total du projet « Entanglement Witness of Heterogeneous Surface Reactions » sera d'environ 550 mille livres pour Nottingham et 700 mille dollars pour Harvard. La recherche durera trois ans à partir d'octobre 2026.
L'intrication quantique est un état dans lequel les propriétés des particules restent liées même à distance. Dans des conditions normales, l'environnement détruit rapidement ces corrélations, et les chimistes décrivent les réactions sans tenir compte des effets quantiques. L'équipe vérifiera si l'intrication persiste dans les réactions hétérogènes réelles sur les surfaces et si elle influence leur déroulement.
Pour cela, les scientifiques combineront trois approches : la détection quantique à l'échelle nanométrique à l'aide de défauts azote-lacune dans le diamant, des méthodes de théorie de l'information quantique pour confirmer l'intrication, et des calculs ab initio de systèmes quantiques ouverts. Si les corrélations s'avèrent réellement quantiques et non classiques, cela changera la compréhension de la catalyse.
Les résultats pourraient conduire à la création de nouveaux outils pour étudier les matériaux catalytiques et magnétiques. À terme, cela ouvrira la voie à des processus plus efficaces de photocatalyse, de conversion d'énergie et à des technologies quantiques qui influencent déjà la production d'engrais, le traitement des gaz d'échappement et le développement de cellules solaires.
Le projet renforcera également la coopération entre le Royaume-Uni et les États-Unis, en soutenant des postdoctorants en sciences mathématiques et chimiques. Les expériences et les simulations seront menées en parallèle dans les deux pays, ce qui accélérera la vérification des hypothèses.
Si l'intrication participe réellement aux transformations chimiques, les descriptions habituelles des réactions nécessiteront une révision sérieuse.
