TU Wienの研究者たちは、電子が粒子として振る舞わなくなる量子物質を発見したと発表しました。しかし、その物質は依然としてエキゾチックなトポロジカル状態を示しており、これらの状態が粒子のような振る舞いに依存するという従来の理解に挑戦しています。2026年1月15日に発表されたこの発見は、変形によって保存される特性を研究する数学の分野であるトポロジーが、これまで考えられていたよりも根本的で普及していることを示唆しています。

数十年にわたり、物理学者は、量子力学が電子の位置の不確実性を規定しているにもかかわらず、電子は物質中を移動する粒子として振る舞うという前提の下で研究を進めてきました。この粒子のような振る舞いは、トポロジカル状態の出現に不可欠であると考えられており、そのトポロジカル状態は、不完全性に対する堅牢性から、量子コンピューティングや高度なエレクトロニクスへの応用が期待されています。

TU Wienの主任研究者であるウルリッヒ・ホーエンエスター教授は、「これらのトポロジカル状態は、常に電子の粒子性に本質的に関連していると考えられていました」と説明しました。「私たちの研究は、必ずしもそうではないことを示しています。私たちが研究した物質は、電子の粒子としてのアイデンティティが完全に曖昧になっている場合でも、これらの状態を示しています。」

研究チームは、研究室で合成された新しい量子物質に焦点を当てました。分光測定と理論モデリングの組み合わせにより、物質内の電子は高度にエンタングルした状態にあり、個々の粒子特性は区別できないことが観察されました。それにもかかわらず、その物質はトポロジカル状態の明確な兆候を示しました。

プロジェクトに関与した博士研究員のマリア・ロドリゲス博士は、「この発見は、新しい量子物質の開発に大きな影響を与えます」と述べました。「これにより、まったく異なる原理に基づいてトポロジカル特性を持つ物質を設計できる可能性が開かれ、より安定で汎用性の高い量子デバイスにつながる可能性があります。」

その影響は、凝縮系物理学のより広い分野にまで及びます。研究に協力している理論物理学者のヤン・シュミット博士によると、「これは、トポロジカル状態がどのように発生するかについての基本的な理解を再考することを私たちに強います。トポロジーの根底にある数学的構造が、特定の物理的な実現よりも重要であることを示唆しています。」

業界の専門家は、この画期的な発見が、表面でのみ電気を伝導する物質であるトポロジカル絶縁体や、フォールトトレラントな量子コンピューティングを可能にする可能性のあるトポロジカル超伝導体の開発を加速する可能性があると考えています。量子物質を専門とするいくつかの企業は、すでにこれらの発見の潜在的な応用を探求しています。

量子コンピューティング分野のリーディングカンパニーであるQuantumLeap Technologiesの広報担当者は、「この研究は、堅牢でスケーラブルな量子技術を創造するための新しい道筋を提供します」と述べました。「粒子のような電子に依存せずにトポロジカル状態を設計できる能力は、現在量子コンピューティングの進歩を妨げているいくつかの制限を克服する可能性があります。」

TU Wienの研究チームは現在、同様の挙動を示す他の物質の探求と、根底にあるメカニズムをよりよく理解するための理論モデルの開発に焦点を当てています。また、これらの新しいトポロジカル物質に基づいてプロトタイプデバイスを製造するために、実験グループと協力しています。次の研究段階では、これらのデバイスの安定性と性能をさまざまな条件下でテストし、潜在的な商業的応用への道を開きます。