异常变资源:量子测温中的姆潘巴效应

量子测温技术为纳米级器件和量子技术提供了关键性能支撑,但现有策略大多依赖于近平衡态初始化的探针。这种平衡范式存在固有局限:灵敏度与长时间热化过程绑定,在快速、噪声或非稳态环境中往往难以提升。与此形成鲜明对比的是,“姆潘巴效应”——即高温态比低温态弛豫更快的反直觉现象——长期被视为热力学异常现象。本研究通过证明姆潘巴型弛豫反转普遍能增强温度估计的量子Fisher信息(QFI)时效特性,将这一异常弛豫效应转化为具体计量资源,从而弥合了上述认知鸿沟。通过对耦合玻色子浴的二能级与Λ能级探针的解析研究表明,非平衡初始化策略可短暂超越平衡态方案及低温态性能,实现“计量学姆潘巴效应”。该工作将异常弛豫确立为非平衡量子测温的普适设计原则,为开发利用瞬态动力学(而非规避)的超快纳米级传感方案提供了理论支撑。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-01-08 15:51

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