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。
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。
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。
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。