绝对零度是最适合量子实验和量子计算的温度，它依赖一套更容易去描述一个系统的基本理论见解。其中之一是量子绝热定理，如果外部参数变化足够平滑，则可确保量子系统的动力学更简单。由于绝对零度在物理上是无法达到的，因此扩大有限温度下理论研究工具的范围是一个非常热门的话题。

俄罗斯的一个物理学家团队朝这个方向迈出了重要的一步，他们通过证明有限温度下的绝热定理确定了绝热动力学的定量条件。他们的发现将引起下一代量子设备开发人员的极大兴趣，这些设备需要微调涉及数百或数千个元素的量子叠加特性。该研究发表在近期的《物理评论A》上。

量子效应可以帮助设计超高速计算机、超精密测量仪器和完全安全的通信，这些通信通常需要非常特殊的环境才能正常运行。量子实验最舒适的温度是绝对零度(即-273.15摄氏度)。同时，量子叠加原理允许一些不可思议的事情，比如著名的薛定谔猫可以同时死和活，这可以发挥它的全部力量。此外，绝对零度使量子过程的理论描述更容易一些，它为物理学家和工程师提供了有助于预测量子实验结果和设计量子设备的严格规范。

斯科尔科沃科学技术研究院(Skoltech)、莫斯科物理技术学院(MIPT)和俄罗斯科学院(RAS)斯捷克洛夫(Steklov)数学研究所的物理学和数学博士、高级研究科学家Oleg Lychkovskiy说：“热力学第三定律指出绝对零度是无法实现的，只是一个有用的抽象概念。在现实生活中，温度总是有限的，并且它会破坏潜在的脆弱量子叠加，因此在有限温度下精细的控制过程是量子技术的关键目标。”

量子系统的状态由复杂的数学对象(即所谓的密度算子)来定义。如果系统的外部控制参数(例如电场或磁场)会随时间变化，则操作员也会发生变化。这种会演化的复杂性是量子计算机远超现代超级计算机能力的巨大潜力核心，即使对于仅包含数百个量子比特的系统也是如此。然而，我们应该学会“驯服”这种复杂性，以便能够创建新一代量子计算机和其他量子设备。依赖绝热演化(物理学中的基本概念之一)的一个简单想法是，通过以平滑的方式改变外部参数，可以使量子态在某种程度上更具可预测性。

绝热定理是量子力学的一项基本成就，它由Max Born和Vladimir Fock在量子力学诞生之初首次提出。该定理确保了如果外部参数变化的足够慢，演化的量子态始终能保持接近所谓的瞬时本征态。从某种意义上说，绝热演化就像带一班一年级学生去参观博物馆：你应该小心地带领你的班级，而不是急急忙忙的，以确保在参观结束时没有人失踪，所有展品都完整无缺。
 
尽管自Born和Fock时代以来，绝热定理得到了优化和改进，但其主要局限性在于它仅适用于所谓的纯态，而不适用于所有量子态。这意味着它只能应用于绝对零度的系统，而不能应用于有限温度的系统。在我们的博物馆示例中，只有当班级成员由表现良好的全A学生组成时，参观才能顺利进行，而这在现实生活中几乎是不可能的。正如没有顽皮的孩子就没有课堂一样，也不可能有严格的绝对零度温度。

来自Skoltech、RAS的Steklov数学研究所和MIPT的研究人员将绝热定理扩展到了有限温度系统，并获得了保证演绝热化在给定精度下运行的定量条件。为了便于说明，该团队将这些条件应用于多个建模系统，他们发现在某些系统中，绝热动力学在有限温度下甚至比在绝对零度温度下更稳定。

Lychkovskiy总结道：“完全基于绝热定理的绝热量子计算机可能是最流行的例子。加拿大的D-Wave系统公司目前正在研究这种设备。此外，量子态的绝热制备是其他量子设计以及模拟和测量领域的初始或辅助步骤。我们的发现将有助于选择绝热协议的最佳工作模式，同时考虑到了量子设备在有限温度下运行。“（编译:Qtech）