Hiệu ứng Mpemba Lượng tử Được Xác minh Bằng Thực nghiệm: Tăng Tốc Độ Thư giãn trong Hệ Lượng tử
Các nhà nghiên cứu từ Trung Quốc, Anh và Singapore đã chứng minh bằng thực nghiệm hiệu ứng Mpemba lượng tử, cho thấy rằng các điều kiện ban đầu cụ thể có thể tăng tốc độ thư giãn trong các hệ lượng tử. Hiện tượng này phản ánh hiệu ứng Mpemba cổ điển, trong đó, nghịch lý thay, nước nóng có thể nguội nhanh hơn nước lạnh trong các điều kiện cụ thể.
Những phát hiện của nhóm nghiên cứu, được công bố trên Nature Communications, bao gồm việc sử dụng các ion bị mắc kẹt đơn lẻ để tăng tốc theo cấp số nhân sự thư giãn của một trạng thái thuần túy thành trạng thái dừng. Đây là một đặc điểm chính của hiệu ứng Mpemba mạnh (sME). Nghiên cứu cung cấp các chiến lược để thiết kế và phân tích các hệ lượng tử mở, có khả năng mang lại lợi ích cho pin lượng tử và các công nghệ khác.
Nghiên cứu nhấn mạnh rằng tốc độ phân rã của một hệ thống ở trạng thái sME lớn hơn các hệ thống khác, nhấn mạnh ảnh hưởng của các điều kiện ban đầu đến tốc độ cân bằng. Trong khi các hệ cổ điển được mô tả bằng phương trình Fokker-Planck với nhiệt độ là biến chính, thì các hệ lượng tử tuân theo phương trình chủ Lindblad, trong đó năng lượng của trạng thái sME là rất quan trọng.
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một trạng thái thuần túy với độ chồng chéo bằng không với chế độ phân rã chậm nhất (SDM) bằng cách bẫy một ion Ca và ghép ba mức năng lượng bằng cách sử dụng các tương tác laser. Bằng cách điều chỉnh tần số Rabi, họ đã quan sát thấy các chế độ thư giãn khác nhau. Sự chuyển đổi từ sME sang ME yếu xảy ra khi tỷ lệ tần số Rabi bằng điểm đặc biệt Liouville (LEP).
Hui Jing, một nhà vật lý tại Đại học Sư phạm Hồ Nam của Trung Quốc, lưu ý rằng đường dẫn thư giãn của sME lượng tử bao gồm LEP, nơi giá trị riêng của bộ tạo động lực học thay đổi từ thực sang phức. Công trình này cung cấp một phương pháp thay thế để tăng tốc độ làm mát ion và nâng cao hiệu quả của pin lượng tử. Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào hành vi của hiệu ứng Mpemba lượng tử tại LEP, có khả năng dẫn đến tốc độ phân rã thậm chí còn nhanh hơn.