美国国家标准与技术研究院(NIST)的发现可能会导致更好的温度计，在该研究所，物理学家找到了一种方法，可以通过监视经常受违反直觉的规则控制的纳米机械系统的微小运动来校准温度测量值。量子力学。

　　尽管该方法尚未准备好商业化，但它揭示了如何通过在量子尺度上观察其物理性质来精确确定物体的热能(即其热量)。尽管最初的演示仅在几个百分点内具有绝对精度，但NIST方法可在包括低温和室温在内的宽温度范围内工作。这也可以通过一个小型的，纳米制造的光子器件来完成，这打开了常规温度标准下不可行的可能应用。

　　NIST团队的方法源于他们使用激光观察小的透明氮化硅光束的振动的努力。热能(通常表示为温度)使所有物体振动。尽管物体在室温下的光束尺寸仍仅为皮米(万亿分之一米)，但是物体的温度越高，振动越明显。为了观察这些微小的扰动，研究小组在光束中雕刻了一个小的反射腔。当它们通过晶体照射激光时，由于光束的温度引起的振动，从腔反射的光会发生颜色或频率的轻微变化，从而使光的颜色随运动而明显变化。

　　但是，这些并不是团队成员唯一能看到的振动。研究小组还发现了归因于零点运动的量子力学特性，所有物体所具有的更细微的振动：即使在其最低能量的情况下，由于量子力学核心的固有不确定性，光束的振动也是如此微小。该运动与温度无关，并且具有量子力学基本规定的众所周知的振幅。通过将热振动的相对大小与量子运动进行比较，可以确定绝对温度。

　　这些固有的量子涨落要微弱数千倍，通常会在常温下典型的热能引起的振动噪声中消失，但是测量光束的过程提供了一种区分量子涨落和热涨落的方法。当来自激光的光子从光束的侧面反弹时，它们会产生轻微的踢动，从而引起相关性，从而使量子运动更加明显。

　　NIST物理测量实验室和联合量子研究所的物理学家汤姆·普迪(Tom Purdy)说：“我们的技术使我们能够从更大的热噪声中挑出量子信号。” “现在我们可以直接将温度与粒子的量子力学涨落联系起来。这为新的初级测温方法奠定了基础。”

　　这项工作部分是在NIST的纳米级科学技术中心(CNST)上进行的，该中心是供工业界，学术界和政府研究人员使用的国家级用户设施。

　　当光束与NIST也正在开发的其他更为灵敏的芯片上光子温度计配对时，这种新方法的强大功能将得到充分发展。此类设备可提供制药，其他高性能工业应用和气候监控应用所需的相对温度灵敏度，但需要绝对校准，并且可能会随时间漂移。这款新的量子温度计将作为一个集成的温度标准，准备长时间保持其他温度计的正常运行。

　　Purdy将展示团队的成果 2016年3月16日，在美国马里兰州巴尔的摩举行的美国物理学会三月会议上