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 основном 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 новое исследование демонстрирует, что эти состояния могут существовать даже тогда, когда картина частиц полностью разрушается.

"Это сдвиг парадигмы", - заявила доктор Анна Мюллер, ведущий исследователь проекта в Венском технологическом университете. "Мы показали, что фундаментальные принципы, лежащие в основе топологических состояний, не зависят от поведения электронов как отдельных частиц. Это открывает совершенно новые возможности для разработки материалов и квантовых технологий".

Открытие связано с новым квантовым материалом, синтезированным в лаборатории. С помощью передовых спектроскопических методов группа наблюдала, что электроны в этом материале больше не ведут себя как отдельные сущности с определенными траекториями. Вместо этого они образовали коллективное, делокализованное состояние, в котором понятие отдельных частиц потеряло свой смысл. Несмотря на это, материал демонстрировал устойчивые топологические состояния, характеризующиеся защищенными электронными путями, невосприимчивыми к дефектам и примесям.

Последствия этого исследования распространяются на различные отрасли, особенно на те, которые занимаются разработкой передовых электронных устройств и квантовых компьютеров. Топологические материалы пользуются большим спросом из-за их потенциала для создания отказоустойчивых квантовых битов (кубитов) и сверхэффективных электронных компонентов. Традиционный подход к поиску этих материалов заключался в поиске определенных электронных зонных структур, поддерживающих поведение, подобное частицам. Новые результаты предполагают более широкое пространство поиска, что потенциально может ускорить открытие новых топологических материалов с улучшенными свойствами.

"Это исследование может оказать значительное влияние на разработку топологических квантовых компьютеров", - заявил доктор Дэвид Чен, эксперт по квантовым вычислениям из IBM, не участвовавший в исследовании. "Способность создавать топологические состояния, не полагаясь на электроны, подобные частицам, может привести к созданию более стабильных и масштабируемых кубитов, преодолевая серьезное препятствие в этой области".

В настоящее время исследовательская группа из Венского технического университета сосредоточена на более детальном изучении свойств этого нового материала и исследовании других материалов, в которых могут возникать подобные явления. Они также работают над разработкой теоретических моделей для лучшего понимания основной физики этих топологических состояний без частиц. Команда планирует опубликовать подробный протокол синтеза материалов и данные характеризации в течение следующего квартала, что позволит другим исследовательским группам воспроизвести и развить их результаты.