冷凍技術突破量子極限

將物體冷卻到最低的溫度是科學家們孜孜不倦的追求。更低的溫度，意味著探測器有更高的靈敏度，信息能儲存的更久。最近，美國國家標準與技術研究所的科學家突破了量子限制，將一力學系統的溫度冷卻到其共振聲子能量的1/5。

量子漲落會對系統產生可以觀測到的影響，諸如拉姆移位和量子反作用效應。其中，量子反作用效應限制通過激光冷卻物體可以達到的最低溫度。然而，美國國家標準與技術研究所的科學家找到了突破量子反作用效應的方法。

他們製作了這樣的一個微腔，其外形像是一片20微米直徑，100納米厚度的鼓，上面布有超導材料組成的電路，因此，電路中發射的微波與微腔的振動就會發生相互作用。正是藉助於這個相互作用，科學家採用一個被稱為「邊頻冷卻」的技術對微腔進行冷卻。他們調節電路發射的微波的頻率，使其略低於微腔的共振頻率，這個微波促使微腔振動併發射出和微腔共振頻率相同的聲子，這些聲子在腔內聚集，最後「溢出」，每溢出一個聲子，就會帶走一份能量，於是微腔的溫度就降低了。這是激光致冷的原理，但這並不能突破量子極限。利用這個技術，科學家將微腔溫度降低到離量子極限還差15%的溫度。

最後讓科學家突破量子極限的是一個叫做「壓縮態」激光。這類激光有個特殊的性質：它某個分量的量子不確定性比相干態要低，當然，這是以其他分量的不確定性增加作為代價的。利用這一神器，科學家將微腔的溫度進一步降低，並突破量子極限，最終溫度達到腔體共振聲子能量的1/5。