Квантовая запутанность обнаружена в динамике молекулярных поляритонов

Исследователи из Принстонского университета представили первое в своем роде моделирование, демонстрирующее квантовую запутанность между светом и веществом в молекулярных поляритонах. Работа опубликована в Journal of Chemical Theory and Computation.

Поляритоны — квазичастицы, возникающие при сильном взаимодействии света и материи. Ученые использовали методы теории функционала плотности (DFT) и ядерно-электронных орбиталей (NEO) для моделирования динамики одной молекулы, взаимодействующей с электромагнитным полем в оптическом резонаторе.

«Существуют экспериментальные данные, свидетельствующие, что можно изменять скорости химических реакций, проводя их в оптическом резонаторе при сильном взаимодействии с электромагнитным полем», — пояснил ведущий автор исследования Миллан Уэлман.

Хотя поверхностная динамика поляритонов (спектры, раби-расщепление) описывалась классически, более глубокий анализ выявил уникальное поведение, обусловленное квантовой запутанностью между фотонами и молекулами.

«Никто ранее не делал полного квантового моделирования с квантовыми электронами, квантовыми ядрами и квантовой модой резонатора в динамике. Это то, что отличает наше исследование», — отметила профессор Шарон Хаммес-Шиффер.

Исследование закладывает основу для будущих экспериментов по контролю молекулярного поведения с помощью света и может найти применение в квантовых технологиях. Ученые планируют расширить модель до большего количества молекул.