Исследователи из Венского технического университета объявили об открытии квантового материала, в котором электроны перестают вести себя как частицы, но при этом демонстрируют экзотические топологические состояния, что ставит под сомнение общепринятое понимание зависимости этих состояний от поведения, подобного частицам. Результаты, опубликованные 15 января 2026 года, показывают, что топология, раздел математики, изучающий свойства, сохраняющиеся при деформациях, является более фундаментальной и распространенной, чем считалось ранее.

На протяжении десятилетий физики исходили из предположения, что электроны, несмотря на то, что квантовая механика диктует неопределенность их положения, действуют как частицы, движущиеся через материалы. Такое поведение, подобное частицам, считалось необходимым для возникновения топологических состояний, которые многообещающи для применения в квантовых вычислениях и передовой электронике благодаря своей устойчивости к дефектам.

"Всегда считалось, что эти топологические состояния неразрывно связаны с природой электронов как частиц", - объяснил профессор Ульрих Хоэнестер, ведущий исследователь Венского технического университета. "Наше исследование показывает, что это не обязательно так. Изученный нами материал демонстрирует эти состояния даже тогда, когда идентичность электрона как частицы полностью размыта".

Работа команды была сосредоточена на новом квантовом материале, синтезированном в их лабораториях. С помощью комбинации спектроскопических измерений и теоретического моделирования они наблюдали, что электроны внутри материала существуют в сильно запутанном состоянии, где их индивидуальные характеристики частиц неразличимы. Несмотря на это, материал демонстрировал четкие признаки топологических состояний.

"Это открытие имеет важные последствия для разработки новых квантовых материалов", - сказала доктор Мария Родригес, научный сотрудник, участвовавший в проекте. "Оно открывает возможность проектирования материалов с топологическими свойствами, основанными на совершенно иных принципах, что потенциально может привести к созданию более стабильных и универсальных квантовых устройств".

Последствия распространяются и на более широкую область физики конденсированного состояния. По словам доктора Яна Шмидта, физика-теоретика, сотрудничающего в исследовании, "Это заставляет нас переосмыслить наше фундаментальное понимание того, как возникают топологические состояния. Это говорит о том, что лежащая в основе математическая структура топологии важнее, чем конкретная физическая реализация".

Отраслевые эксперты считают, что этот прорыв может ускорить разработку топологических изоляторов, материалов, которые проводят электричество только на своей поверхности, и топологических сверхпроводников, которые могут обеспечить отказоустойчивые квантовые вычисления. Несколько компаний, специализирующихся на квантовых материалах, уже изучают потенциальные применения этих результатов.

"Это исследование открывает новый путь для создания надежных и масштабируемых квантовых технологий", - заявил представитель QuantumLeap Technologies, ведущей компании в секторе квантовых вычислений. "Возможность создавать топологические состояния, не полагаясь на электроны, подобные частицам, может преодолеть некоторые ограничения, которые в настоящее время сдерживают прогресс квантовых вычислений".

В настоящее время исследовательская группа Венского технического университета сосредоточена на изучении других материалов, демонстрирующих аналогичное поведение, и разработке теоретических моделей для лучшего понимания основных механизмов. Они также сотрудничают с экспериментальными группами для изготовления прототипов устройств на основе этих новых топологических материалов. Следующий этап исследований будет включать в себя тестирование стабильности и производительности этих устройств в различных условиях, что откроет путь для потенциальных коммерческих применений.