热水是否比冷水结冰更快？亚里士多德可能是第一个解决这个问题的人，这个问题后来被称为姆彭巴效应。这种现象最初指的是冻结开始时间与初始温度的非单调相关性，但在包括胶体在内的各种系统中都观察到了这种现象，而且还被称为取决于初始条件的神秘弛豫现象。然而，此前很少有人研究过量子系统中的这种效应。

研究人员调查了量子系统中的姆彭巴效应，这是一种较热的水比较冷的水结冰更快的现象。这种量子姆彭巴效应会保留其初始条件的记忆，影响其之后的热弛豫。研究小组使用了两个带有量子点的系统，发现了不同条件下的热量子姆彭巴效应，这表明除了热分析之外，量子姆彭巴效应还可能有更广泛的应用。

什么是姆彭巴效应？

姆彭巴效应是一种反直觉现象，即在特定条件下，热水比冷水结冰更快。姆彭巴效应以坦桑尼亚学生埃拉斯特-姆彭巴（Erasto Mpemba）的名字命名，他在 20 世纪 60 年代观察到了这种效应，并随后引起了科学界的注意，这种现象几个世纪以来一直是人们好奇的话题，亚里士多德等人就曾提到过。姆彭巴效应的确切原因仍是科学家们争论的话题。

最新发现

现在，来自京都大学和东京农工大学的一个研究小组证明，温度量子姆彭巴效应可以在广泛的初始条件下实现。

京都大学汤川理论物理研究所的项目负责人和合著者早川久雄解释说："量子姆彭巴效应具有初始条件记忆，会导致后期的反常热弛豫。"

两个量子点系统连接到一个热浴盆中，其中一个有电流流动，另一个处于平衡状态。每个系统都跟踪了向稳态演化的时间。资料来源：京都大学/早川英夫

早川的研究小组制备了两个量子点与热浴相连的系统，一个有电流流动，另一个处于平衡状态。这两个系统都被淬火到低温平衡状态，这样，研究小组就能跟踪它们在密度矩阵、能量、熵和最关键的温度方面向稳定状态的时间演化。

实现量子姆彭巴效应

"当两个副本在达到相同的平衡状态之前相互交叉时--因此较热的部分变得较冷，反之亦然，出现身份逆转--我们就知道我们实现了热量子姆彭巴效应，"合著者之一、TUAT 的高田聪（Satoshi Takada）说。

"在分析了量子主方程后，我们还发现我们在广泛的参数范围内获得了热量子姆彭巴效应，包括储层温度和化学势，"第一作者和通讯作者、京都大学的 Amit Kumar Chatterjee 补充说。

"我们的研究结果鼓励我们探索量子姆彭巴效应在热分析之外的未来应用潜力。"