[科普中国]-量子相变

量子相变是指发生在绝对零度的相变现象。与热相变不同的是，热相变的发生是由于热扰动所造成，而量子相变是经由量子涨落所造成。量子相变的发生代表着在量子多体系统中基态的性质随着外部参数发生突然的骤变。传统上研究量子相变的方法和研究热相变的方法类似，主要根据朗道的对称破缺理论和序参量来决定量子系统的相图。近年来由于量子资讯学的蓬勃发展，有一些物理学家利用量子资讯学来研究量子相变，例如纠缠熵和保真度。

简介量子相变是指发生在绝对零度的相变现象。与热相变不同的是，热相变的发生是由于热扰动所造成，而量子相变是经由量子涨落所造成。量子相变的发生代表着在量子多体系统中基态的性质随着外部参数发生突然的骤变。传统上研究量子相变的方法和研究热相变的方法类似，主要根据朗道的对称破缺理论和序参量来决定量子系统的相图。近年来由于量子资讯学的蓬勃发展，有一些物理学家利用量子资讯学来研究量子相变，例如纠缠熵和保真度。1

绝对零度绝对零度（英语：absolute zero）是热力学的最低温度，是粒子动能低到量子力学最低点时物质的温度。绝对零度是仅存于理论的下限值，其热力学温标写成K，等于摄氏温标零下273.15度（即−273.15℃）。

物质的温度取决于其内原子、分子等粒子的动能。根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布，粒子动能越高，物质温度就越高。理论上，若粒子动能低到量子力学的最低点时，物质即达到绝对零度，不能再低。然而，根据热力学第二定律，绝对零度永远无法达到，只可无限逼近。因为任何空间必然存有能量和热量，也不断进行相互转换而不消失。所以绝对零度是不存在的，除非该空间自始即无任何能量热量。在此一空间，所有物质完全没有粒子振动，其总体积并且为零。1

相变相变（英语：Phase Change）是指物质在外部参数（如：温度、压力、磁场等等）连续变化之下，从一种相（态）忽然变成另一种相，最常见的是冰变成水和水变成蒸气。然而，除了物体的三相变化（固态、液态、气态）自然界还存在许许多多的相变现象，例如日常生活中另一种较常见的相变是加热一块磁铁，磁铁的铁磁性忽然消失。1

量子涨落在量子力学中，量子涨落（英语：quantum fluctuation。或量子真空涨落，真空涨落）是在空间任意位置对于能量的暂时变化。从维尔纳·海森堡的不确定性原理可以推导出这结论。2

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所