物理学家们一直在尝试将材料冷却至绝对零度，尽管量子力学的限制使得这一目标难以实现。探索冷却的极限，有助于我们理解量子真空的本质。现在，科学家们已经使用一些先进的技术手段，如激光和磁场，成功地将某些物质冷却到接近绝对零度的温度，低至十亿分之一开尔文，这种现象揭示了一些奇异的量子物质状态。
我们通常认识的物质状态包括固态、液态和气态。当我们给固态物质加热时，它会融化变成液态；继续增加能量，液态就会转化为气态。而如果投入更多的能量，气体中的电子会脱离原子核的束缚，形成等离子体。不同物质状态下的粒子能量差别极大，有些粒子运动得非常快，而有些则相对较慢。我们所说的温度，实际上反映的是无数粒子的平均动能。
虽然理论上物质可以拥有任何高于绝对零度的温度，但是其中的一些粒子却并非如此。这些粒子因为具有量子特性，只能占据特定的振动或运动能级，就像原子中的离散电子轨道一样。当这些粒子在能级之间转换时，产生的光谱展示了这种量子特性，也就是普朗克定律所描述的黑体辐射。
在低温物质状态中，量子世界的影响尤为显著，例如玻色-爱因斯坦凝聚态。当从某些物质中移除能量时，其粒子会降至最低能量状态。当所有粒子都进入同一量子态时，它们会共同运动，形成超流体或超导体。氦-4作为一个典型的例子，可以在实验室条件下展示出超流体的特性。氦-4自旋为零的特性使其成为玻色子，不受泡利不相容原理的限制。其独特的性质在于不会冻结，即使在极低的温度下也能保持液态。而其他物质在达到超流体状态之前就已经凝结成了固体。这种特殊性质揭示了量子领域的更深层谜团——降温是有限度的。理论上达到绝对零度意味着没有热能，也没有粒子运动，但是海森堡不确定性原理告诉我们即使在最低温度下粒子始终有微小的运动，对应一个非常微小但存在的温度——这就是所谓的零点能量。零点能量是量子系统在最低能量状态下的表现，即使在这种情况下粒子也保留一些动能，因此温度无法达到绝对零度。这一现象引发了诸多奇特的现象和理论探讨，例如量子场的波动产生真空能量等现象引发了对宇宙膨胀和暗能量的探索与思考。
