从异常到资源：量子测温中的 Mpemba 效应
量子物理
2026-01-09 v1
摘要
量子测温和量子技术为纳米级器件提供了关键能力，但现有的大多数策略依赖于在平衡态附近初始化的探针。这种平衡态范式施加了内在限制：灵敏度与长时间热化相关，在快速、嘈杂或非稳态环境中往往无法得到改善。相比之下，Mpemba 效应——即较热状态比较冷状态弛豫得更快的反直觉现象——大多被视为一种热力学异常。在这里，我们通过证明 Mpemba 型反转通常能为温度估计带来量子 Fisher 信息 (QFI) 的有限时间增强，从而弥合了这一差距，将异常弛豫效应转化为具体的计量学资源。通过对耦合到玻色子浴的二能级和 能级探针的明确分析，我们表明非平衡初始化可以在瞬态上优于平衡策略和较冷状态，实现了一种计量学 Mpemba 效应。我们的结果将异常弛豫确立为非平衡量子测温的一般设计原则，使得超快和纳米级传感协议能够利用而不是避免瞬态动力学。
引用
@article{arxiv.2601.05046,
title = {Anomaly to Resource: The Mpemba Effect in Quantum Thermometry},
author = {Pritam Chattopadhyay and Jonas F. G. Santos and Avijit Misra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.05046},
year = {2026}
}