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 основном ведут себя как частицы, движущиеся сквозь материалы. Такое поведение, подобное поведению частиц, считалось необходимым для возникновения топологических состояний, уникальных квантовых свойств с потенциальными применениями 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 основные принципы, управляющие этими топологическими состояниями, гораздо более устойчивы, чем мы изначально полагали. Концепция частиц не является определяющим фактором".

Команда сосредоточилась на новом материале, синтезированном в их лаборатории, точный состав которого остается конфиденциальным. С помощью комбинации передовых спектроскопических методов и теоретического моделирования они наблюдали, что электроны внутри материала ведут себя скорее как делокализованные волны, чем как отдельные частицы. Несмотря на это, материал демонстрировал четкие признаки топологических состояний, обнаруживаемые по его уникальным свойствам электропроводности.

Последствия этого открытия могут быть значительными для разработки новых квантовых материалов и устройств. Топологические материалы в настоящее время изучаются для применения в спинтронике, квантовых вычислениях и высокоэффективном преобразовании энергии. Тот факт, что эти состояния могут существовать без необходимости поведения электронов, подобного поведению частиц, открывает возможность разработки материалов с совершенно новыми функциональными возможностями.

"Этот вывод расширяет спектр материалов, которые мы теперь можем рассматривать для топологических применений", - объяснила доктор Мария Родригес, научный сотрудник, участвовавший в исследовании. "Это позволяет нам исследовать материалы с более сильными электронными корреляциями и более сложными квантовыми взаимодействиями, которые ранее считались непригодными".

В настоящее время исследовательская группа сосредоточена на дальнейшей характеристике свойств этого нового материала и изучении других систем, в которых могут возникать аналогичные явления. Они также работают над разработкой теоретических основ, которые могли бы полностью объяснить возникновение топологических состояний в отсутствие электронов, подобных частицам. Команда ожидает, что эта работа приведет к разработке новых материалов с улучшенными топологическими свойствами, что потенциально произведет революцию в различных технологических областях.