Статья появилась недавно в Physical Review Letters в феврале 2018 года.«Нагрев за счет охлаждения звучит довольно нелогично, но если система обладает симметрией, распад может означать многое», — говорит Каэ Немото, профессор отдела исследований принципов информатики в NII, который является частью Корпорации межуниверситетских исследовательских институтов.
Исследовательская организация информации и систем (ROIS).Немото и ее команда исследовали систему с двумя субдоменами, соединенную с одним резервуаром с постоянной температурой. Каждая подобласть содержала несколько спинов — форму углового момента, переносимую элементарными частицами, такими как электроны и ядра. Исследователи рассмотрели ситуацию, когда вращения в каждом подобласти выровнены относительно друг друга, но сами подобласти выровнены противоположно (например, все вверх в одном и все вниз во втором).
Это создает определенную симметрию в системе.Со временем компоненты подобласти распадаются в процессе, называемом релаксацией.«Обычно мы ожидаем, что оба домена распадутся до температуры резервуара; однако, когда два домена, соединенные с резервуаром, сохраняют определенную симметрию, процесс распада, по-видимому, может нагревать меньший домен даже за пределы высокой температуры», — сказал Немото. .Исследователи могут до некоторой степени контролировать эти области, в то время как резервуар на самом деле представляет собой гораздо более крупный, неизвестный объект, который можно охарактеризовать макроскопическими параметрами, такими как температура.
Они используют эту систему для предсказания новой динамики и исследования нескольких уровней термализации, таких как распад в одной подобласти, возбуждающий компоненты другой подобласти.«Процессы охлаждения теперь могут нагревать подсистему», — сказал Немото. «Наш случай математически довольно прост, но он указывает на богатую динамику, вызванную квантовыми диссипативными процессами».
Поскольку не все системы обладают симметрией, Немото и ее команда хотели бы дополнительно изучить сложные взаимодействия между подобластями и резервуаром. «Мы продолжим исследовать эту противоречащую интуиции динамику распада и покажем, когда и как именно мы можем увидеть эту динамику», — сказал Немото, отметив, что эти эффекты могут быть использованы для проектирования квантовых систем и управления ими.Командой этого проекта были Юсуке Хама, научный сотрудник NII, Уильям Манро, старший выдающийся научный сотрудник NTT Basic Research Laboratories (также приглашенный профессор в NII) и Каэ Немото.
Эта работа была частично поддержана Министерством образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии, а также Японским обществом содействия науке.