研究人员发现，这一速度极限由温度和两个常数决定。
奥地利科学院、巴塞罗那自治大学和日内瓦大学的物理学家已在量子层面证明了其他人长期以来怀疑的事情：量子力学为各组分之间存在温差的系统达到热平衡的速度设定了上限。这一速度极限是普适的，无论人们对系统做什么，实际上都无法改变它。
热平衡听起来可能是个难懂的概念，但每天在我们周围都有数以百计的系统达到热平衡。一杯热咖啡最终会冷却到室温，或者一杯可乐也会变暖，达到大致相同的温度，即使它们并没有被放在彼此附近。
这一过程发生的快慢可能取决于外部因素，比如房间的温度，或者你倒了一杯多大的饮料等。但物理学家长期以来一直怀疑，在亚原子层面上，存在某种固有机制控制着这些变化能有多快。
来自西班牙、奥地利和瑞士一些顶尖研究机构的一个研究团队现已给出数学证明，表明确实存在一个量子层面的速度极限，决定着系统达到热平衡的速度。
得出证明
尽管我们可能没有从冷却中的咖啡里注意到这一点，但物理学家在研究超导体和其他量子系统时早已注意到可能存在速度极限。为了证明它确实存在，科学家需要数学证明，而这正是这些欧洲研究人员着手要做的事情。
研究人员使用一个普适的数学框架，将热化视为一种能够使不同量子系统进入其对应热态的过程。借助量子信息理论，他们还基于量子力学原理确定了这一过程能以多快的速度实现。
随后，他们将方程应用于一个量子粒子的理论模型，并尝试用数学方法分析其行为。分析表明，量子力学确实为不同量子系统达到热平衡的速度设定了上限。
一个普适极限
研究人员发现，这一极限不仅由系统的温度决定，还由两个常数决定——约化普朗克常数和玻尔兹曼常数。玻尔兹曼常数将气体中粒子的平均动能与系统的热力学温度联系起来。
这意味着，即使系统各组分可能处于较高温度，并且似乎很快达到平衡，它们仍然不能快于量子力学设定的速度极限。这证实了该速度极限取决于温度和量子力学，而不是其所处环境的复杂性。
不过有趣的是，当系统各组分之间的温差很小时，达到热平衡的速率与温差较大时并不相同。相反，这由系统中的两个最低能态决定。
这些发现为量子计算和量子传感等量子技术开辟了新的研究途径。
研究结果发表在《自然·物理学》杂志上。
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