【据phys网站2017年01月11日报道】美国国家标准与技术研究所(NIST)的物理学家已经将机械物体冷却到低于以前认为可能的温度，低于所谓的“量子极限”。2017年1月12日的“自然”杂志上描述的新的NIST理论和实验表明，微观机械鼓(振动铝膜)可以被冷却到小于单个量子或能量小包的五分之一，低于量子物理通常预测。NIST科学家说，这种新技术理论上可以用于将物体冷却到没有几乎所有的能量和运动的温度，绝对零度。领导实验的NIST物理学家约翰•特费尔(John Teufel)说：“你能得到的鼓越冷，对任何的应用就越好。传感器会变得更加敏感，你可以存储更长的信息。如果你在量子计算机中使用它，那么你的计算就没有失真，你会得到你想要的答案。”直径为20微米、厚度为100纳米的鼓嵌入超导电路中，超导电路被设计成使得在被称为电磁腔的空腔内，鼓的运动影响微波跳动。微波是电磁辐射的一种形式，因此它们实际上是不可见光的形式，具有比可见光更长的波长和更低的频率。腔体内的微波光根据需要改变其频率以匹配腔体自然的谐振或振动的频率。这是空腔的自然“音调”，类似于充满水的玻璃，当它的边缘用手指摩擦或其侧面用勺子撞击会发出声音的音乐音调。NIST科学家先将量子鼓冷却到其最低能量“基态”，或者是一个量子的三分之一。他们使用了一种称为边带冷却的技术，以低于空腔谐振的频率将微波音调应用于电路。此音调驱动电路中的电荷来敲鼓。受激鼓产生光粒子或光子，它自然地匹配腔体较高的谐振频率。这些光子在其填满时从腔中漏出。每个离开的光子带有一个机械单位的能量——一个声子—— 来自鼓的运动。这与首先于1978年在NIST被证实，现在广泛应用于原子钟的激光冷却单个原子的想法相同。最新的NIST实验增加了一个新颖的扭曲——使用“挤压光”来驱动鼓的电路。挤压是量子力学概念，其中噪声或不希望的波动被从光的有用属性移动到不影响实验的另一方面。这些量子波动限制了使用常规冷却技术可以达到的最低温度。NIST团队使用特殊的电路来产生被纯化或去除了强烈波动的微波光子，这减少了鼓的无意加热。NIST的理论和实验表明，挤压光消除了普遍接受的冷却限制。该鼓可以用于诸如组合了量子和机械元件的混合量子计算机的应用中。
