Efek Mpemba Kuantum Diverifikasi Secara Eksperimen: Mempercepat Relaksasi dalam Sistem Kuantum
Para peneliti dari Cina, Inggris, dan Singapura telah secara eksperimen mendemonstrasikan efek Mpemba kuantum, menunjukkan bahwa kondisi awal tertentu dapat mempercepat relaksasi dalam sistem kuantum. Fenomena ini mencerminkan efek Mpemba klasik, di mana, secara paradoks, air panas dapat mendingin lebih cepat daripada air dingin dalam kondisi tertentu.
Temuan tim, yang diterbitkan di Nature Communications, melibatkan penggunaan ion terperangkap tunggal untuk mempercepat secara eksponensial relaksasi keadaan murni menjadi keadaan stasioner. Ini adalah karakteristik kunci dari efek Mpemba kuat (sME). Penelitian ini memberikan strategi untuk merancang dan menganalisis sistem kuantum terbuka, yang berpotensi menguntungkan baterai kuantum dan teknologi lainnya.
Studi ini menyoroti bahwa laju peluruhan sistem dalam keadaan sME lebih besar daripada yang lain, menekankan pengaruh kondisi awal pada kecepatan kesetimbangan. Sementara sistem klasik dijelaskan oleh persamaan Fokker-Planck dengan suhu sebagai variabel kunci, sistem kuantum mengikuti persamaan master Lindblad, di mana energi keadaan sME sangat penting.
Para peneliti menciptakan keadaan murni dengan tumpang tindih nol dengan mode peluruhan terlambat (SDM) dengan menjebak ion Ca dan menggabungkan tiga tingkat energi menggunakan interaksi laser. Dengan menyetel frekuensi Rabi, mereka mengamati rezim relaksasi yang berbeda. Transisi dari sME ke ME lemah terjadi ketika rasio frekuensi Rabi sama dengan titik pengecualian Liouville (LEP).
Hui Jing, seorang fisikawan di Universitas Normal Hunan di Cina, mencatat bahwa jalur relaksasi sME kuantum mencakup LEP, di mana nilai eigen generator dinamis berubah dari nyata menjadi kompleks. Pekerjaan ini menawarkan metode alternatif untuk meningkatkan laju pendinginan ion dan meningkatkan efisiensi baterai kuantum. Penelitian di masa depan akan fokus pada perilaku efek Mpemba kuantum di LEP, yang berpotensi menyebabkan laju peluruhan yang lebih cepat.