論文の概要: Observation of quantum strong Mpemba effect
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.15951v2
- Date: Wed, 13 Nov 2024 09:25:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-14 16:08:41.770798
- Title: Observation of quantum strong Mpemba effect
- Title（参考訳）: 量子強Mpemba効果の観測
- Authors: Jie Zhang, Gang Xia, Chun-Wang Wu, Ting Chen, Qian Zhang, Yi Xie, Wen-Bo Su, Wei Wu, Cheng-Wei Qiu, Ping-xing Chen, Weibin Li, Hui Jing, Yan-Li Zhou,
- Abstract要約: 最初の実験は、我々が知る限り、単一の閉じ込められたイオン系における強いMpemba効果について報告した。
我々の研究は、量子系の定常状態への緩和を指数関数的に加速する効率的な戦略を提供する。
幅広い散逸性量子システムを設計する扉を開くかもしれない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.375210055373365
- License:
- Abstract: An ancient and counterintuitive phenomenon know as the Mpemba effect (water can cool faster when initially heated up) showcases the critical role of initial conditions in relaxation processes. How to realize and utilize this effect for speeding up relaxation is an important but challenging task in purely quantum system till now. Here, we report the first experiment, as far as we know,about the strong Mpemba effect in a single trapped ion system in which an exponentially expedited relaxation in time is observed by preparing an optimal initial state with no excitation of the slowest decaying mode. Also, we find that the condition of realizing such effect coincides with the Liouvillian exceptional point, featuring the coalescence of both the eigenvalues and the eigenmodes of the system. Our work provides an efficient strategy to exponentially accelerate relaxations of quantum system to their stationary state, and suggests a link unexplored yet between the Mpemba effect and the non-Hermitian physics. It could open up the door to engineer a wide range of dissipative quantum systems by utilizing the anomalous Mpemba effect, for applications in quantum simulation and quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: ムペンバ効果(水は最初に加熱するとより速く冷却される)として知られる古代の反直観的な現象は、緩和過程における初期状態の重要な役割を示している。
緩和のスピードアップのためにこの効果をどうやって実現し活用するかは、これまで純粋に量子システムにおいて重要な課題だった。
ここでは、我々が知る限り、最も遅い崩壊モードの励起を伴わない最適初期状態を作成することにより、時間内に指数的に急激な緩和が観測される単一イオン系において、強いMpemba効果について、最初の実験を報告する。
また、そのような効果を実現する条件は、系の固有値と固有モデムの両方の合体を特徴とする、リウヴィリアの例外点と一致することが判明した。
我々の研究は、量子系の定常状態への緩和を指数関数的に加速する効率的な戦略を提供し、Mpemba効果と非エルミート物理学の間のリンクがまだ探索されていないことを示唆している。
量子シミュレーションや量子情報処理への応用のために、異常なMpemba効果を利用することで、幅広い散逸性量子システムを設計する扉を開くことができる。
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