冷却到绝对零度在数学上被认定为不可能！

这是绝对的。对于冷却，数学设定了速度限制，最终证明了一个有百年历史的定律，除非你有无限的时间和资源，你无法达到温度的绝对零度。

1906年，德国化学家Walther Nernst制定了热定理(heat theorem)，说明当完美晶体接近凯氏绝对零度(-273.15℃)时，系统的熵(entropy)也会变为零。这项研究成果让他获得1920年诺贝尔化学奖。

(左) 违反热力学第三定律 (右) 符合热力学第三定律

这个定理是有争议的，因为像爱因斯坦和普朗克(Max Planck)这样的重量级人士，争论着这个定理并导入自己的公式。1912年，藉由增加另一个条款，不可达到原理(unattainability principle)，Nernst为他的定理辩护，声明绝对零度是在物理学上是达不到的。

总而言之，这两个规则构成了现代热力学第三定律。

但是由于早期的争论只集中在特定的机制，或是被可疑的假设严重削弱，一些物理学家总是不相信它的正确性。

现在伦敦大学学院(University College London)的Jonathan Oppenheim和Lluís Masanes以数学方式导出不可达到原理，并且对系统如何快速冷却设置了限制，创造出第三定律的一般证明。

Oppenheim说：“在电脑科学中，大家总是问这个问题：执行计算需要多久时间？就像计算机执行计算一样，冷却机冷却一个系统。”因此，他和Masanes问要花多久时间才会变冷。

冷却可以被认为是一系列步骤：热从系统中移除然后一再地倒进周遭环境中，并且每做一次系统就变得更冷。要有多冷，取决于能够移走多少热，以及把热倒入的储存器大小。

藉由应用来自量子信息理论(quantum information theory)的数学技巧，他们证明没有任何真正的系统会再达到凯氏零度：它将需要无限的步骤。

虽然接近绝对零度是可能的，但是Masanes和Oppenheim量化了冷却的步骤，设定一个既定系统在有限时间内，可以达到多冷的速度限制。

随着量子计算的进展，量化冷却的需求变得更为迫切。为了存储数据，量子电脑中的粒子被放置在特殊的能量状态。额外的能量以及它带来的温暖，把粒子推出这些状态，降低储存数据的品质或破坏。

Masanes说：“这不只是移除系统的能量，也是关于移除不确定性。”

这项研究所设定的限制远不及现在的技术限制：没有人达到温度或冷却速度是接近Masanes和Oppenheim所发现的界线。随着技术的改进，他们希望这些界限将开始实际上变得有意义。

耶路撒冷希伯来大学(Hebrew University of Jerusalem)的Ronnie Kosloff说：“研究成果是重要的。第三定律是当代物理学的基本问题之一，它涉及热力学、量子力学、信息理论，这是许多事物的汇合点。”