مسافران يسيران نحو هدف واحد. أحدهما يبدأ أقرب، لكنه يختار طريقًا ريفيًا متعرجًا. والآخر يبدأ أبعد، لكنه يصل مباشرة إلى طريق سريع. الثاني يصل أولاً. في الفيزياء الكمومية، تُعرف هذه المفارقة بتأثير ميمبا الكمومي: حالة أبعد ابتداءً عن التوازن تصل إليه أسرع من حالة أقرب إليه. لفترة طويلة، لوحظ هذا التأثير فقط في أنظمة صُممت فيها قنوات الاسترخاء بشكل اصطناعي، مثل مسارات مخصصة. الآن، أظهر الفيزيائيون أن التأثير ينشأ تلقائيًا، في الاسترخاء الحراري الطبيعي للفات النووية في سائل.

أُجريت التجربة على نظام ثنائي اللفات لبروتونات في جزيء 2-كلوروأكريلونيتريل (2-chloroacrylonitrile) مذاب في ثنائي ميثيل سلفوكسيد (dimethyl sulfoxide)، في مطياف رنين مغناطيسي نووي (NMR) بتردد 500 ميجاهرتز عند درجة حرارة الغرفة. الآلية المهيمنة للاسترخاء هي التفاعل ثنائي القطب بين اللفات النووية، أي تبادل الطاقة عبر ثنائيات الأقطاب المغناطيسية. تُوصف هذه العملية بمعادلة غوريني-كوساكوفسكي-ليندبلاد-سودارشان (GKSL) مع ليوفيليان (Liouvillian) ذي بنية كتلية تُعرف أحيانًا باسم «طائرة ورقية» ريدفيلد (Redfield). اشتق المؤلفون نظريًا أنه في ظل ظروف معينة، تختزل ديناميكيات السكان إلى استرخاء مستقل لكيوبيتين بدرجات حرارة فعالة مختلفة للحمام. ثم أعدّوا حالتين ابتدائيتين: واحدة أقرب إلى التوازن الحراري، والأخرى أبعد، لكن مع تداخل صفري مع أبطأ نمط اضمحلال. بعد التحضير، تُركت الحالة لتتطور دون نبضات خارجية لمدة تصل إلى 29 ثانية، وهو ما يتجاوز بكثير زمن الاسترخاء الطولي T1 = 5.7 ثانية. تمت متابعة الاسترخاء بقياس مسافة الأثر (trace distance) إلى الحالة الحرارية.

كانت النتيجة واضحة: الحالة الأبعد ابتداءً عن التوازن ($ρ_f$) تصل إلى الحالة الحرارية أسرع من الحالة الأقرب ($ρ_n$). بالنسبة للزاوية θ = 70° و60°، تتقاطع منحنيات المسافة، مما يُظهر تأثير ميمبا. أظهر قياس التداخلات مع أنماط الاضمحلال أن $ρ_n$ يتداخل مع كل من النمط البطيء (λ1) والنمط السريع (λ3)، بينما $ρ_f$ يتداخل فقط مع النمط السريع. هذا يفسر التسارع: $ρ_f$ يضمحل عبر القناة السريعة، متجاوزًا القناة البطيئة. بالإضافة إلى ذلك، تم إثبات «تأثير ميمبا الكمومي الحقيقي»: حالة ذات طاقة حرة أكبر ($ρ_f$) تصل إلى التوازن أسرع من حالة ذات طاقة حرة أصغر ($ρ_n$). التوقعات النظرية تتفق مع البيانات عند زمن ارتباط الحمام $τ_c$ = 2.1 بيكو ثانية وثابت الاقتران ثنائي القطب b = 5.903 كيلوهرتز.

يُظهر العمل أن تأثير ميمبا الكمومي ليس قطعة أثرية لأنظمة مصممة خصيصًا، بل ظاهرة طبيعية تنشأ في الاسترخاء الحراري العادي. فهم شروط ظهوره يفتح الطريق لاستخدامه بشكل هادف. يمكن البحث عن تأثيرات مماثلة في أنظمة لفات أكثر تعقيدًا، بما في ذلك الكيوبيتات في الحالة الصلبة، حيث يكون الاسترخاء غالبًا عاملًا مقيدًا. ربما يمكن تطوير طرق لتسريع تهيئة الحالات الكمومية باستخدام قنوات الاسترخاء الطبيعية دون تحكم إضافي. بالنسبة للتقنيات الكمومية، هذا يعني تقليل فترات التوقف بين دورات الحساب. وبالنسبة للميكانيكا الإحصائية اللاتوازنية الأساسية، فهو يوضح حدود قابلية تطبيق الوصف الماركوفي. المسافر البعيد الذي اختار الطريق السريع لم يعد مجرد استعارة، بل مبدأ هندسي.