Des chercheurs de l'université TU Wien ont annoncé la découverte d'un matériau quantique dans lequel les électrons cessent de se comporter comme des particules, tout en présentant des états topologiques exotiques, remettant en question la compréhension conventionnelle de la dépendance de ces états vis-à-vis d'un comportement de type particule. Les résultats, publiés le 15 janvier 2026, suggèrent que la topologie, une branche des mathématiques qui étudie les propriétés conservées par les déformations, est plus fondamentale et plus répandue qu'on ne le pensait auparavant.

Pendant des décennies, les physiciens ont supposé que les électrons, malgré la mécanique quantique qui dicte l'incertitude de leur position, agissent comme des particules se déplaçant dans les matériaux. Ce comportement de type particule était considéré comme essentiel à l'émergence d'états topologiques, qui sont prometteurs pour des applications dans l'informatique quantique et l'électronique avancée en raison de leur robustesse face aux imperfections.

"On a toujours pensé que ces états topologiques étaient intrinsèquement liés à la nature particulaire des électrons", a expliqué le professeur Ulrich Hohenester, chercheur principal à l'université TU Wien. "Nos recherches démontrent que ce n'est pas nécessairement le cas. Le matériau que nous avons étudié présente ces états même lorsque l'identité particulaire de l'électron est complètement floue."

Les travaux de l'équipe ont porté sur un nouveau matériau quantique synthétisé dans leurs laboratoires. Grâce à une combinaison de mesures spectroscopiques et de modélisation théorique, ils ont observé que les électrons à l'intérieur du matériau existaient dans un état hautement intriqué, où leurs caractéristiques de particules individuelles étaient indiscernables. Malgré cela, le matériau présentait des signatures claires d'états topologiques.

"Cette découverte a des implications importantes pour le développement de nouveaux matériaux quantiques", a déclaré le Dr Maria Rodriguez, chercheuse postdoctorale impliquée dans le projet. "Elle ouvre la possibilité de concevoir des matériaux avec des propriétés topologiques basées sur des principes entièrement différents, ce qui pourrait conduire à des dispositifs quantiques plus stables et plus polyvalents."

Les implications s'étendent au domaine plus vaste de la physique de la matière condensée. Selon le Dr Jan Schmidt, physicien théoricien collaborant à la recherche, "Cela nous oblige à repenser notre compréhension fondamentale de la façon dont les états topologiques apparaissent. Cela suggère que la structure mathématique sous-jacente de la topologie est plus importante que la réalisation physique spécifique."

Les experts de l'industrie estiment que cette percée pourrait accélérer le développement d'isolants topologiques, des matériaux qui ne conduisent l'électricité qu'à leur surface, et de supraconducteurs topologiques, qui pourraient permettre une informatique quantique tolérante aux pannes. Plusieurs entreprises spécialisées dans les matériaux quantiques étudient déjà les applications potentielles de ces résultats.

"Cette recherche offre une nouvelle voie pour créer des technologies quantiques robustes et évolutives", a déclaré un porte-parole de QuantumLeap Technologies, une entreprise leader dans le secteur de l'informatique quantique. "La capacité d'ingénierie des états topologiques sans s'appuyer sur des électrons de type particule pourrait surmonter certaines des limitations qui entravent actuellement les progrès de l'informatique quantique."

L'équipe de recherche de l'université TU Wien se concentre maintenant sur l'exploration d'autres matériaux qui présentent un comportement similaire et sur le développement de modèles théoriques pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents. Ils collaborent également avec des groupes expérimentaux pour fabriquer des dispositifs prototypes basés sur ces nouveaux matériaux topologiques. La prochaine phase de la recherche consistera à tester la stabilité et les performances de ces dispositifs dans diverses conditions, ouvrant ainsi la voie à des applications commerciales potentielles.