维也纳工业大学的研究人员宣布，他们发现了一种量子材料，其中的电子不再表现得像粒子，但仍然表现出奇异的拓扑态，这挑战了人们对量子物理学的传统理解。这项于2026年1月15日发表的研究表明，拓扑学——一个研究在形变过程中保持不变的性质的数学分支——比之前认为的更基本和更普遍。

几十年来，物理学家们一直认为，尽管量子力学规定了电子位置的不确定性，但它们通常表现得像在材料中移动的微小粒子。这种类似粒子的行为被认为是拓扑态出现的必要条件，拓扑态是一种独特的量子特性，可以彻底改变电子学。然而，这项新的研究表明，即使在粒子图像完全崩溃的情况下，这些状态仍然可以存在。

维也纳工业大学该项目的首席研究员安娜·穆勒博士说：“这是一个范式转变。我们已经证明，我们认为对于这些拓扑态来说是必要的基本组成部分实际上并不是必需的。这为材料设计和量子计算开辟了全新的途径。”

该团队专注于他们在实验室中合成的一种特定的量子材料。通过先进的光谱技术，他们观察到这种材料中的电子并没有表现得像具有明确轨迹的单个粒子。相反，它们的行为更类似于集体激发，模糊了粒子和波之间的界限。尽管与传统的粒子行为有所不同，但该材料表现出强大的拓扑态。

这一发现的影响是深远的。拓扑材料目前正在被探索用于量子计算机、自旋电子器件和其他先进技术。它们独特的性质，例如对缺陷和杂质免疫的受保护电子态，使它们成为构建更强大和高效设备的理想选择。即使没有类似粒子的电子，这些状态仍然可以存在，这一事实扩大了寻找新型拓扑材料的范围，有可能在各个行业取得突破。

麻省理工学院的理论物理学家大卫·陈博士（未参与这项研究）解释说：“这项研究挑战了现有的理论框架。它迫使我们重新思考我们对拓扑态如何产生以及它们存在需要什么条件的理解。它可能导致开发出具有前所未有性质的全新类型的拓扑材料。”

维也纳工业大学的研究团队现在正专注于理解在没有类似粒子的电子的情况下，这些拓扑态出现的精确机制。他们还在探索具有类似性质的其他材料，希望找到新的技术应用候选材料。这一发现可能会加速下一代电子设备的开发，从而提供增强的性能和稳定性。包括Quantum Materials Corp和2D Materials Inc在内的几家专门从事量子材料的公司已经对这些发现表示了兴趣，并正在探索其产品开发的潜在应用。