冷卻到絕對零度在數學上被認定為不可能!
看起來絕對零度將永遠超越我們
這是絕對的。對於冷卻，數學設定了速度限制，最終證明了一個有百年歷史的定律，除非你有無限的時間和資源，你無法達到溫度的絕對零度。
1906年，德國化學家Walther Nernst制定了熱定理(heat theorem)，說明當完美晶體接近凱氏絕對零度(-273.15℃)時，系統的熵(entropy)也會變為零。這項研究成果讓他獲得1920年諾貝爾化學獎。
(左) 違反熱力學第三定律 (右) 符合熱力學第三定律
這個定理是有爭議的，因為像愛因斯坦和普朗克(Max Planck)這樣的重量級人士，爭論著這個定理並導入自己的公式。1912年，藉由增加另一個條款，不可達到原理(unattainability principle)，Nernst為他的定理辯護，聲明絕對零度是在物理學上是達不到的。
總而言之，這兩個規則構成了現代熱力學第三定律。
但是由於早期的爭論只集中在特定的機制，或是被可疑的假設嚴重削弱，一些物理學家總是不相信它的正確性。
數學證明
現在 倫敦大學學院(University College London)的Jonathan Oppenheim和Lluís Masanes以數學方式導出不可達到原理，並且對系統如何快速冷卻設置了限制，創造出第三定律的一般證明。
Oppenheim說：「在電腦科學中，大家總是問這個問題：執行計算需要多久時間？就像計算機執行計算一樣，冷卻機冷卻一個系統。」因此，他和Masanes問要花多久時間才會變冷。
冷卻可以被認為是一系列步驟：熱從系統中移除 然後一再地倒進周遭環境中，並且每做一次系統就變得更冷。要有多冷，取決於能夠移走多少熱，以及把熱倒入的儲存器大小。
藉由應用來自量子信息理論(quantum information theory)的數學技巧，他們證明沒有任何真正的系統會再達到凱氏零度：它將需要無限的步驟。
雖然接近絕對零度是可能的，但是Masanes和Oppenheim量化了冷卻的步驟，設定一個既定系統在有限時間內，可以達到多冷的速度限制。
移除不確定性
隨著量子計算的進展，量化冷卻的需求變得更為迫切。為了存儲數據，量子電腦中的粒子被放置在特殊的能量狀態。額外的能量以及它帶來的溫暖，把粒子推出這些狀態，降低儲存數據的品質或破壞。
Masanes說：「這不只是移除系統的能量，也是關於移除不確定性。」
這項研究所設定的限制遠不及現在的技術限制：沒有人達到溫度或冷卻速度是接近Masanes和Oppenheim所發現的界線。隨著技術的改進，他們希望這些界限將開始實際上變得有意義。
耶路撒冷希伯來大學(Hebrew University of Jerusalem)的Ronnie Kosloff說：「研究成果是重要的。第三定律是當代物理學的基本問題之一，它涉及熱力學、量子力學、信息理論，這是許多事物的匯合點。」
