量子姆彭巴效應實驗驗證：加速量子系統弛豫

來自中國、英國和新加坡的研究人員已經通過實驗驗證了量子姆彭巴效應，表明特定的初始條件可以加速量子系統中的弛豫。這一現象與經典的姆彭巴效應類似，在特定條件下，熱水比冷水冷卻得更快，這看似矛盾。

該團隊的研究結果發表在《自然通訊》上，他們利用單個捕獲的離子來指數級地加速純態弛豫到穩態。這是強姆彭巴效應（sME）的一個關鍵特徵。這項研究為設計和分析開放量子系統提供了策略，可能有利於量子電池和其他技術。

該研究強調，處於sME狀態的系統的衰減率大於其他系統，突出了初始條件對平衡速度的影響。經典系統由以溫度為關鍵變量的福克-普朗克方程描述，而量子系統遵循林德布拉德主方程，其中sME狀態的能量至關重要。

研究人員通過捕獲一個Ca離子並使用雷射相互作用耦合三個能級，創建了一個與最慢衰減模式（SDM）零重疊的純態。通過調整拉比頻率，他們觀察到不同的弛豫狀態。當拉比頻率的比率等於劉維爾算子例外點（LEP）時，就發生了從sME到弱ME的轉變。

中國湖南師範大學的物理學家荊輝指出，量子sME的弛豫路徑包括LEP，在該點，動力學生成元的特徵值從實數變為複數。這項工作為提高離子冷卻速率和增強量子電池效率提供了一種替代方法。未來的研究將集中在量子姆彭巴效應在LEP處的行為，可能導致更快的衰減率。