熱水是否比冷水結冰更快？亞里士多德可能是第一個解決這個問題的人，這個問題後來被稱為姆彭巴效應。這種現象最初指的是凍結開始時間與初始溫度的非單調相關性，但在包括膠體在內的各種系統中都觀察到了這種現象，而且還被稱為取決於初始條件的神秘弛豫現象。然而，此前很少有人研究過量子系統中的這種效應。

研究人員調查了量子系統中的姆彭巴效應，這是一種較熱的水比較冷的水結冰更快的現象。這種量子姆彭巴效應會保留其初始條件的記憶，影響其之後的熱弛豫。研究小組使用了兩個帶有量子點的系統，發現了不同條件下的熱量子姆彭巴效應，這表明除了熱分析之外，量子姆彭巴效應還可能有更廣泛的應用。

什麼是姆彭巴效應？姆彭巴效應是一種反直覺現象，即在特定條件下，熱水比冷水結冰更快。姆彭巴效應以坦桑尼亞學生埃拉斯特-姆彭巴（Erasto Mpemba）的名字命名，他在20 世紀60 年代觀察到了這種效應，並隨後引起了科學界的注意，這種現象幾個世紀以來一直是人們好奇的話題，亞里士多德等人就曾提到過。姆彭巴效應的確切原因仍是科學家們爭論的話題。最新發現現在，來自京都大學和東京農工大學的一個研究小組證明，溫度量子姆彭巴效應可以在廣泛的初始條件下實現。京都大學湯川理論物理研究所的項目負責人和合著者早川久雄解釋說：”量子姆彭巴效應具有初始條件記憶，會導致後期的反常熱弛豫。”兩個量子點系統連接到一個熱浴盆中，其中一個有電流流動，另一個處於平衡狀態。每個系統都跟踪了向穩態演化的時間。資料來源：京都大學/早川英夫早川的研究小組製備了兩個量子點與熱浴相連的系統，一個有電流流動，另一個處於平衡狀態。這兩個系統都被淬火到低溫平衡狀態，這樣，研究小組就能跟踪它們在密度矩陣、能量、熵和最關鍵的溫度方面向穩定狀態的時間演化。實現量子姆彭巴效應“當兩個副本在達到相同的平衡狀態之前相互交叉時–因此較熱的部分變得較冷，反之亦然，出現身份逆轉–我們就知道我們實現了熱量子姆彭巴效應，”合著者之一、TUAT 的高田聰（Satoshi Takada）說。”在分析了量子主方程後，我們還發現我們在廣泛的參數範圍內獲得了熱量子姆彭巴效應，包括儲層溫度和化學勢，”第一作者和通訊作者、京都大學的Amit Kumar Chatterjee補充說。”我們的研究結果鼓勵我們探索量子姆彭巴效應在熱分析之外的未來應用潛力。”