自包含量子制冷器中的 Mpemba 效应：加速冷却

我们考虑量子制冷器中(qubit-qutrit)模型的 Mpemba 效应。在该系统中，qutrit 充当制冷器，而 qubit 作为待冷却对象。整个系统耦合到三个玻色热浴，故其动力学由 Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad 主方程描述。我们研究产生系统动力学的 Liouvillian，发现其具有块对角形式。可通过求解包含其对应元素的块所求解的每个密度矩阵元素的动力学方程。我们发现稳态属于仅包含能量基中对角元素的块。我们数值求解稳态并在参数空间的广大区域内研究稳态冷却。此外，我们在制冷器中演示了量子 Mpemba 效应：对平衡态施加单位门得到的 Mpemba 态相较于平衡态更快地趋于稳态，尽管 Mpemba 态最初离稳态更远。Mpemba 态因此导致冷却加速。我们还发现，对 qubit-qutrit 系统施加局部或全局单位门均可生成 Mpemba 态。最后，我们研究了系统-热浴耦合对 Mpemba 效应的影响。