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 бросает вызов общепринятому пониманию квантовой физики. Результаты исследования, опубликованные 15 января 2026 года, показывают, что топология, раздел математики, изучающий свойства, сохраняющиеся при деформации, 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, в целом ведут себя как крошечные частицы, движущиеся сквозь материалы. Такое поведение, подобное частицам, считалось необходимым для возникновения топологических состояний, уникальных квантовых свойств, которые могли бы произвести революцию в электронике. Однако это новое исследование демонстрирует, что эти состояния могут существовать даже тогда, когда картина частиц полностью разрушается.

"Это смена парадигмы", - заявила доктор Анна Мюллер, ведущий исследователь проекта в Венском техническом университете. "Мы показали, что фундаментальные строительные блоки, которые, как мы думали, необходимы для этих топологических состояний, на самом деле не требуются. Это открывает совершенно новые возможности для разработки материалов и квантовых вычислений".

Команда сосредоточилась на конкретном квантовом материале, синтезированном в их лабораториях. С помощью передовых спектроскопических методов они наблюдали, что электроны внутри этого материала не ведут себя как отдельные частицы с определенными траекториями. Вместо этого их поведение больше напоминало коллективные возбуждения, стирая грань между частицей и волной. Несмотря на это отступление от общепринятого поведения частиц, материал демонстрировал устойчивые топологические состояния.

Последствия этого открытия далеко идущие. Топологические материалы в настоящее время изучаются для использования в квантовых компьютерах, спинтронных устройствах и других передовых технологиях. Их уникальные свойства, такие как защищенные электронные состояния, невосприимчивые к дефектам и примесям, делают их идеальными для создания более надежных и эффективных устройств. Тот факт, что эти состояния могут существовать даже без электронов, подобных частицам, расширяет пространство поиска новых топологических материалов, что потенциально может привести к прорывам в различных отраслях.

"Это исследование бросает вызов существующей теоретической базе", - объяснил доктор Дэвид Чен, физик-теоретик из Массачусетского технологического института, не участвовавший в исследовании. "Оно заставляет нас переосмыслить наше понимание того, как возникают топологические состояния и какие условия необходимы для их существования. Это может привести к разработке совершенно новых классов топологических материалов с беспрецедентными свойствами".

В настоящее время исследовательская группа из Венского технического университета сосредоточена на понимании точного механизма, с помощью которого эти топологические состояния возникают в отсутствие электронов, подобных частицам. Они также изучают другие материалы с аналогичными свойствами, надеясь выявить новых кандидатов для технологических применений. Это открытие может ускорить разработку электронных устройств следующего поколения, предлагая повышенную производительность и стабильность. Несколько компаний, специализирующихся на квантовых материалах, в том числе Quantum Materials Corp и 2D Materials Inc, выразили заинтересованность в результатах и изучают потенциальные применения для разработки своей продукции.