將細菌大小的鏡子冷卻到足夠低的溫度，它將開始顫動，但這並非源於熱，而是源於其量子態——一種所謂的疊加態，其中物體既在振動又處於靜止。除了在大型、複雜的物體中創造量子態的實驗性刺激之外，這種超冷物體可以為極其精密的感測器奠定基礎，用於稱量單個原子。三項新的研究表明，研究人員在努力製造幾乎不顫動的鏡子方面取得了進展。
量子疊加態自然地發生在微小的原子世界中，但隨著物體變大，熱和其他外部影響更容易破壞這些脆弱的狀態。研究人員已經設計出將奈米尺寸的薄片冷卻到幾乎量子效應占據主導地位的程度的策略。微米尺寸的鏡子是一個更大的挑戰，因為它們含有更多的原子，每個原子都可能是干擾源。但原則上，僅靠光就可以冷卻這種裝置。鏡子可以充當一種柱塞，蓋住充滿光子的腔體。如果鏡子的振動恰好使其向外移動，一些光子就會逸出腔體，並且當腔體內部的壓力減小時，柱塞會感受到由此產生的吸力。如果鏡子移入腔體，壓力就會增加並將其推回。這兩種過程都會抑制鏡子的運動並使其保持靜止。
訣竅是讓光子在腔體內部停留足夠長的時間，以便物理學家可以調整它們的頻率，並使他們能夠以正確的方式推拉鏡子，就像在適當的時刻推動鞦韆一樣。在11月2日出版的《自然》雜誌上，研究人員展示了兩種實現這一目標的方法：第一種方法中，一個法國小組和一個奧地利小組選擇構建高反射腔體，每個腔體的一端都由一個充當高質量鏡子的柔性梁蓋住。兩個團隊都將他們的裝置從室溫冷卻到 10 開爾文或更低。在第二種方法中，來自加州大學聖巴巴拉分校的一個小組用一個類似跳板的懸臂樑代替了梁，該懸臂樑固定著一面鏡子。透過將雷射束射入腔體，物理學家監測了懸臂樑的位置。然後，他們將此資訊反饋給第二個雷射器，該雷射器透過在其基座附近施加壓力來主動抑制懸臂樑的運動。結果：低至 0.135 開爾文。
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“儘管發現有趣的量子力學效應可能還有一段距離，但這項研究標誌著朝著這個方向邁出了有希望的一步，”慕尼黑路德維希-馬克西米利安大學的物理學家 Khaled Karrai 在一篇隨附的社論中寫道。Karrai 指出，觀察量子疊加態將需要冷卻到千分之幾開爾文或更低。他指出，目前熱量可能正在透過鏡子的柔性附件和光吸收滲入。