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 physique quantique. Cette découverte, publiée le 15 janvier 2026, suggère que les états topologiques, dont on pensait auparavant qu'ils dépendaient du comportement particulaire des électrons, sont plus fondamentaux et répandus qu'on ne le pensait.

Pendant des décennies, les physiciens ont travaillé en partant du principe que les électrons, malgré la mécanique quantique qui dicte l'incertitude de leur position, agissent essentiellement comme de minuscules particules se déplaçant dans les matériaux. La nouvelle recherche démontre que ce modèle basé sur les particules n'est pas une condition préalable à l'émergence d'états topologiques. Ces états sont caractérisés par des propriétés quantiques uniques qui sont robustes face aux imperfections et aux perturbations, ce qui les rend intéressants pour des applications dans l'électronique avancée et l'informatique quantique.

« Il s'agit d'un changement de paradigme », a déclaré le Dr Anna Muller, chercheuse principale à l'université TU Wien. « Nous avons montré que la physique sous-jacente qui régit ces matériaux est bien plus riche que nous ne l'avions initialement pensé. L'effondrement de l'image particulaire ne signifie pas nécessairement la fin de la physique intéressante ; en fait, cela ouvre des voies entièrement nouvelles pour l'exploration. »

Les travaux de l'équipe ont porté sur un nouveau matériau quantique synthétisé dans leurs laboratoires. Grâce à une combinaison de techniques spectroscopiques avancées et de modélisation théorique, ils ont observé que les électrons à l'intérieur du matériau ne se comportaient plus comme des particules individuelles avec des trajectoires bien définies. Au lieu de cela, leur comportement ressemblait davantage à des excitations collectives, où les identités individuelles des électrons devenaient floues. Malgré cet écart par rapport au comportement particulaire, le matériau présentait toujours des états topologiques robustes.

Les implications de cette découverte s'étendent au développement de nouveaux matériaux quantiques aux propriétés adaptées. Les matériaux topologiques sont actuellement explorés pour une utilisation dans la spintronique, l'informatique quantique et la conversion d'énergie à haut rendement. La découverte que ces états peuvent exister même lorsque les électrons n'agissent pas comme des particules élargit l'éventail des matériaux qui peuvent être envisagés pour ces applications.

« Cette recherche pourrait révolutionner la façon dont nous concevons et fabriquons les dispositifs quantiques », a déclaré le Dr David Chen, scientifique des matériaux au MIT, qui n'a pas participé à l'étude. « En comprenant les principes fondamentaux qui régissent les états topologiques, nous pouvons potentiellement créer des matériaux dotés de fonctionnalités sans précédent. »

L'équipe de recherche de l'université TU Wien prévoit d'approfondir l'étude des propriétés de ce nouveau matériau et d'explorer d'autres systèmes où l'image particulaire s'effondre. Ils travaillent également à l'élaboration de nouveaux cadres théoriques pour mieux comprendre l'émergence d'états topologiques dans ces matériaux exotiques. La prochaine étape consiste à collaborer avec des partenaires industriels pour explorer le potentiel d'applications commerciales de ces découvertes, en particulier dans le développement d'architectures d'informatique quantique plus robustes et plus efficaces.