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Stark 局域化中的量子 Mpemba 效应

Quantum Mpemba effect from Stark localization

Nico Albert, Masudul Haque, Shovan Dutta

arXiv 2609.24993首次发表:更新:

发表机构

Technische Universität Dresden; Raman Research Institute(德累斯顿工业大学; 拉曼研究所)

机构由 AI 辅助整理,请以论文原文为准。

AI 中文总结

本文通过 Stark 局域化设计量子能量景观,结合局域耗散实现冷却速率超指数分离的量子 Mpemba 效应,并发现吸引相互作用下束缚对集体跳跃可显著增强该效应。

AI 中文摘要

在经典系统中,崎岖的势能景观为著名的 Mpemba 效应(即较热的初始态冷却得更快)提供了透明的机制。这种图景在量子系统中通常不再成立。在此,我们展示了如何设计一个具有局域耗散的量子能量景观,从而产生具有参数化分离时间尺度的 Mpemba 效应。我们的方法利用 Stark 局域化来设计能量景观,并以局域化的非相干跳跃作为冷却机制。这些跳跃由罕见的“探测”事件触发,其速率随能量增加而增长,使得较热的状态冷却得更快,并为局域化初始态产生超指数分离的冷却速率。我们进一步表明,在存在吸引性在位相互作用时,束缚对的集体跳跃会显著增强该效应。这些发现在当前的实验装置中具有清晰的实验特征。

英文摘要

In classical systems, rugged potential energy landscapes provide a transparent mechanism for the celebrated Mpemba effect, in which hotter initial states cool down faster. This picture generally does not survive in quantum systems. Here we show how to design a quantum energy landscape with local dissipation leading to an Mpemba effect with parametrically separated timescales. Our approach uses Stark localization to design an energy landscape and localized incoherent hopping as cooling mechanism. The hops are triggered by rare "detection" events whose rate grows with energy, allowing hotter states to cool faster and producing super-exponentially separated cooling rates for localized initial states. We further show that the effect is dramatically enhanced by collective hopping of bound pairs in the presence of attractive on-site interactions. These findings have clear experimental signatures accessible in present-day setups.

论文原文

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