Горячая вода иногда замерзает быстрее холодной — это классический эффект Мпембы, эмпирическое наблюдение, которое до сих пор вызывает споры и, возможно, не существует вовсе. В квантовом мире обнаружен его двойник, и он ещё удивительнее: микрочастицы могут приходить в равновесие — термализоваться — в разы скорее, чем предсказывает стандартная теория. Помогает им в этом не отсутствие информации о прошлом, а напротив — память, то есть зависимость динамики от предшествующих состояний.

Физики обнаружили: если квантовая система «помнит» свою историю — например, из-за немарковского взаимодействия с окружением, — в её динамике возникают особые точки, этакие временные перекрёстки. В этих точках внутреннее время системы как будто сбоит: разные начальные состояния эволюционируют к одному и тому же состоянию за одинаковое время, и расслабление становится обвальным. Аналогия с качелями здесь уместна, но упрощает: представьте, что качели, которые обычно затухают постепенно, замирают почти мгновенно, если качнуться не в такт — так и система «схлопывается» в равновесие при определённых начальных условиях.

Идею проверили на модели затухающего квантового гармонического осциллятора — миниатюрной «пружинки», теряющей энергию при взаимодействии с термостатом. Расчёты подтвердили: механизм работает, и его можно воссоздать экспериментально с помощью лазеров и охлаждённых атомов. Такой квантовый эффект Мпембы — строго доказанный факт, в отличие от своего классического тёзки, — может ускорить передачу энергии и охлаждение в квантовых компьютерах.