圖美科學家制造迄今最低溫度新紀錄 _科學家

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可以用光束來囚禁原子，這些光束形成一個“光學晶格”，科學家們現在可以讓它冷卻到驚人的低溫

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自然界的溫度：310K 人的體溫；273K水的冰點；217K干冰；184K地球表面出現過的最低氣溫；2.7K 宇宙空間的平均溫度；1K 宇宙中已知的最低溫度值，出現于布莫讓星云（Boomerang Nebula）（上圖）；0.000000001K 一般水平的實驗室可以達到的低溫條件；0K無法超越的絕對零度科學家們找到了一種絕妙的方法，并由此成功地獲得了地球上最低的溫度記錄。制備這種極端低溫環境是研究物質基本性質，以及量子力學原理下一些奇異特性的必備條件。
這種新方法需要用到原子構成的“光學晶格”，科學家們有選擇性地將其中“最熱”的原子剔除。英國《自然》雜志刊載了這項研究的相關論文，這一研究或許將可以被用來制造未來量子計算機的存儲器。
近年來，科學界不斷刷新低溫新紀錄，現在最低溫的紀錄競爭已經到了絕對零度以上十億分之一度的數量級，即所謂的“納度”(nanoKelvin)級別。絕對零度是自然界的最低溫度極限，這一溫度被認為不可超越，其數值為零下273.15攝氏度。
光學晶格是一種理想的系統，可以幫助科學家進一步逼近這一最低溫度極限。其內部交叉光線構成強度峰值區和凹槽區，有點像是蛋婁結構，而原子則會傾向于留在凹槽區內，這里是能量最低的區域。當原子被加入到這些凹槽區中后，接下來再添加入其它后續的原子將變得愈發困難，這就是所謂的“障礙”效應。
但是美國哈佛大學的研究人員發明了針對這一效應的修正版本，稱為“軌道交換障礙”效應。這種方法可以讓這些原子進一步冷卻到“皮度”(picoKelvin)級別，即絕對溫度以上一萬億分之一度的數量級。
科學家們小心翼翼地調節交叉光束的強度。這樣做的技巧是：確保整個“蛋婁”格架中的原子中間只有那些最活躍的原子接收到激光束能量并隨之變得更加活躍并離開體系。通過調節這些光束強度的變化頻率，研究人員們成功地將光學晶格中那些最活躍，因而也“最熱”的原子清除出了系統，只留下那些“最冷”的原子。這種方法可以帶走系統中的熵，或者用更加通俗的話來說，就是可以幫助降低整個系統的整體溫度。
在另一篇一并發表在《自然》雜志上的論文描述，光學晶格專家，美國測量技術公司Nist的格里琛·坎普貝爾(Gretchen Campbell)博士指出，這種對于光學晶格中單個特定位置實現操作降溫，甚至以此達到前所未有低溫的技術，未來或將在制造量子計算機時得到應用。
量子計算機是一種目前還處于初步設計中的未來計算設備，它將利用量子原理開展計算過程，可以輕易達到在現有計算機看來幾乎難以想象的高速運算。
【圖美科學家制造迄今最低溫度新紀錄】但是和所有其他計算機一樣，量子計算機也將需要存儲設備，而光學晶格可以用保存存儲于超低溫原子中脆弱的量子信息，這將是一個不錯的選項

圖 美科學家制造迄今最低溫度新紀錄

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