Исследователи из Венского технического университета (TU Wien) 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. Это открытие, опубликованное 15 января 2026 года, предполагает, что топологические состояния, которые ранее считались зависящими от частицеподобного поведения электронов, являются более фундаментальными и распространенными, чем считалось ранее.

На протяжении десятилетий физики исходили из предположения, что электроны, несмотря на то, что квантовая механика диктует неопределенность их положения, по сути, действуют как крошечные частицы, движущиеся сквозь материалы. Новое исследование демонстрирует, что эта модель, основанная на частицах, не является обязательным условием для возникновения топологических состояний. Эти состояния характеризуются уникальными квантовыми свойствами, устойчивыми к дефектам и возмущениям, что делает их привлекательными для применения в передовой электронике и квантовых вычислениях.

"Это смена парадигмы", - заявила доктор Анна Мюллер, ведущий исследователь Венского технического университета. "Мы показали, что лежащая в основе этих материалов физика гораздо богаче, чем мы изначально предполагали. Разрушение картины частиц не обязательно означает конец интересной физики; на самом деле, это открывает совершенно новые возможности для исследований".

Работа команды была сосредоточена на новом квантовом материале, синтезированном в их лабораториях. С помощью комбинации передовых спектроскопических методов и теоретического моделирования они наблюдали, что электроны внутри материала больше не ведут себя как отдельные частицы с четко определенными траекториями. Вместо этого их поведение больше напоминало коллективные возбуждения, где индивидуальные идентичности электронов размывались. Несмотря на это отступление от частицеподобного поведения, материал все еще демонстрировал устойчивые топологические состояния.

Последствия этого открытия распространяются на разработку новых квантовых материалов с заданными свойствами. Топологические материалы в настоящее время изучаются для использования в спинтронике, квантовых вычислениях и высокоэффективном преобразовании энергии. Обнаружение того, что эти состояния могут существовать, даже когда электроны не действуют как частицы, расширяет спектр материалов, которые можно рассматривать для этих применений.

"Это исследование может революционизировать то, как мы проектируем и производим квантовые устройства", - заявил доктор Дэвид Чен, материаловед из Массачусетского технологического института (MIT), который не принимал участия в исследовании. "Понимая фундаментальные принципы, которые управляют топологическими состояниями, мы можем потенциально создавать материалы с беспрецедентными функциональными возможностями".

Исследовательская группа из Венского технического университета планирует продолжить изучение свойств этого нового материала и исследовать другие системы, в которых картина частиц разрушается. Они также работают над разработкой новых теоретических рамок для лучшего понимания возникновения топологических состояний в этих экзотических материалах. Следующий шаг включает в себя сотрудничество с промышленными партнерами для изучения потенциала коммерческого применения этих результатов, особенно в разработке более надежных и эффективных архитектур квантовых вычислений.