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, 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, в целом ведут себя как крошечные частицы, движущиеся сквозь материалы. Такое поведение, подобное частицам, считалось необходимым для возникновения топологических состояний, уникальных квантовых свойств с потенциальными приложениями в передовой электронике. Однако это новое исследование демонстрирует, что эти состояния могут существовать даже тогда, когда картина частиц полностью разрушается.

"Это сдвиг парадигмы", - заявил профессор Ульрих Гоэнестер, ведущий исследователь из Венского технического университета. "Мы показали, что лежащая в основе этих материалов физика гораздо сложнее, чем мы изначально предполагали. Тот факт, что топологические состояния могут возникать без электронов, подобных частицам, открывает совершенно новые возможности для разработки материалов и технологических инноваций".

Команда сосредоточилась на конкретном квантовом материале, синтезированном в их лабораториях. С помощью комбинации передовых спектроскопических методов и теоретического моделирования они наблюдали, что электроны внутри этого материала демонстрируют крайне необычное поведение, противоречащее общепринятому описанию частиц. Несмотря на это, материал демонстрировал устойчивые топологические состояния.

Последствия этого открытия значительны для области исследований квантовых материалов. Топологические материалы в настоящее время изучаются для применения в спинтронике, квантовых вычислениях и высокоэффективном преобразовании энергии. Традиционный подход к разработке этих материалов основывался на манипулировании свойствами электронов, подобными частицам. Это новое понимание предполагает, что более широкий спектр материалов, ранее упускавшихся из виду, потенциально может содержать топологические состояния.

"Это исследование может революционизировать наш подход к материаловедению", - заявила доктор Мария Родригес, старший научный сотрудник проекта. "Понимая фундаментальные принципы, которые управляют топологией в этих системах, мы можем потенциально разрабатывать материалы с беспрецедентными функциональными возможностями".

Венский технический университет уже подал патенты, связанные с потенциальными приложениями, вытекающими из этого исследования, включая новые сенсорные технологии и улучшенные термоэлектрические устройства. Несколько отраслевых партнеров выразили заинтересованность в сотрудничестве для изучения коммерческого потенциала этих результатов.

Следующим шагом для исследовательской группы является дальнейшее изучение основных механизмов, которые позволяют топологическим состояниям существовать в отсутствие электронов, подобных частицам. Они планируют изучить более широкий спектр материалов и разработать более сложные теоретические модели, чтобы получить более глубокое понимание этого явления. Команда считает, что это исследование проложит путь к разработке нового поколения квантовых материалов с улучшенными характеристиками и новыми функциональными возможностями.