Des chercheurs de l'Université Technique de Vienne (TU Wien) ont annoncé la découverte d'un matériau quantique où 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. Les résultats, publiés le 15 janvier 2026, suggèrent que la topologie, une branche des mathématiques étudiant les propriétés conservées par les déformations, est plus fondamentale et 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, se comportent en grande partie comme de minuscules particules se déplaçant à travers les matériaux. Ce comportement de type particule était considéré comme essentiel à l'émergence d'états topologiques, des propriétés quantiques uniques qui pourraient révolutionner l'électronique. Cependant, la nouvelle recherche démontre que ces états peuvent exister même lorsque l'image de la particule s'effondre complètement.

« Il s'agit d'un changement de paradigme », a déclaré le Dr Anna Muller, chercheuse principale du projet à l'Université de Technologie de Vienne. « Nous avons montré que les principes fondamentaux qui sous-tendent les états topologiques sont indépendants du comportement des électrons en tant que particules individuelles. Cela ouvre des possibilités entièrement nouvelles pour la conception de matériaux et les technologies quantiques. »

La découverte est centrée sur un nouveau matériau quantique synthétisé en laboratoire. Grâce à des techniques spectroscopiques avancées, l'équipe a observé que les électrons à l'intérieur de ce matériau ne se comportaient plus comme des entités distinctes avec des trajectoires définies. Au lieu de cela, ils ont formé un état collectif délocalisé où le concept de particules individuelles a perdu son sens. Malgré cela, le matériau présentait des états topologiques robustes, caractérisés par des voies électroniques protégées, insensibles aux défauts et aux impuretés.

Les implications de cette recherche s'étendent à diverses industries, en particulier celles qui se concentrent sur le développement de dispositifs électroniques avancés et d'ordinateurs quantiques. Les matériaux topologiques sont très recherchés pour leur potentiel à créer des bits quantiques (qubits) tolérants aux pannes et des composants électroniques ultra-efficaces. L'approche traditionnelle pour trouver ces matériaux consistait à rechercher des structures de bandes électroniques spécifiques qui soutenaient un comportement de type particule. Les nouvelles découvertes suggèrent un espace de recherche plus large, ce qui pourrait accélérer la découverte de nouveaux matériaux topologiques dotés de propriétés améliorées.

« Cette recherche pourrait avoir un impact significatif sur le développement d'ordinateurs quantiques topologiques », a déclaré le Dr David Chen, expert en informatique quantique chez IBM, qui n'a pas participé à l'étude. « La capacité de créer des états topologiques sans s'appuyer sur des électrons de type particule pourrait conduire à des qubits plus stables et évolutifs, surmontant ainsi un obstacle majeur dans le domaine. »

L'équipe de recherche de l'Université Technique de Vienne se concentre maintenant sur l'exploration plus détaillée des propriétés de ce nouveau matériau et sur l'étude d'autres matériaux où des phénomènes similaires pourraient se produire. Ils travaillent également à l'élaboration de modèles théoriques pour mieux comprendre la physique sous-jacente de ces états topologiques sans particules. L'équipe prévoit de publier un protocole détaillé de synthèse des matériaux et des données de caractérisation au cours du prochain trimestre, permettant à d'autres groupes de recherche de reproduire et de s'appuyer sur leurs résultats.