量子姆彭巴效应实验验证：加速量子系统弛豫

来自中国、英国和新加坡的研究人员已经通过实验验证了量子姆彭巴效应，表明特定的初始条件可以加速量子系统中的弛豫。这一现象与经典的姆彭巴效应类似，在特定条件下，热水比冷水冷却得更快，这看似矛盾。

该团队的研究结果发表在《自然通讯》上，他们利用单个捕获的离子来指数级地加速纯态弛豫到稳态。这是强姆彭巴效应（sME）的一个关键特征。这项研究为设计和分析开放量子系统提供了策略，可能有利于量子电池和其他技术。

该研究强调，处于sME状态的系统的衰减率大于其他系统，突出了初始条件对平衡速度的影响。经典系统由以温度为关键变量的福克-普朗克方程描述，而量子系统遵循林德布拉德主方程，其中sME状态的能量至关重要。

研究人员通过捕获一个Ca离子并使用激光相互作用耦合三个能级，创建了一个与最慢衰减模式（SDM）零重叠的纯态。通过调整拉比频率，他们观察到不同的弛豫状态。当拉比频率的比率等于刘维尔算子例外点（LEP）时，就发生了从sME到弱ME的转变。

中国湖南师范大学的物理学家荆辉指出，量子sME的弛豫路径包括LEP，在该点，动力学生成元的特征值从实数变为复数。这项工作为提高离子冷却速率和增强量子电池效率提供了一种替代方法。未来的研究将集中在量子姆彭巴效应在LEP处的行为，可能导致更快的衰减率。