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，在这种材料中，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日发表的研究结果表明，拓扑学（数学的一个分支，研究在形变过程中保持不变的性质）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，但电子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，拓扑态是独特的量子特性，在先进电子学中具有潜在的应用。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。

“这是一个范式转变，”维也纳工业大学的首席研究员乌尔里希·霍恩斯特教授说。“我们已经表明，控制这些材料的底层物理学比我们最初想象的要复杂得多。拓扑态可以在没有类似粒子的电子的情况下出现，这一事实为材料设计和技术创新开辟了全新的途径。”

该团队专注于他们在实验室合成的一种特定的量子材料。通过结合先进的光谱技术和理论建模，他们观察到这种材料中的电子表现出一种非常不寻常的行为，这与传统的粒子描述相悖。尽管如此，该材料仍然表现出强大的拓扑态。

这项发现对量子材料研究领域具有重要意义。拓扑材料目前正在被探索用于自旋电子学、量子计算和高效能量转换等应用。设计这些材料的传统方法依赖于操纵电子的类粒子特性。这种新的理解表明，更广泛的、以前被忽视的材料可能具有潜在的拓扑态。

该项目的高级研究员玛丽亚·罗德里格斯博士说：“这项研究可能会彻底改变我们研究材料科学的方式。通过理解控制这些系统中拓扑学的基本原理，我们有可能设计出具有前所未有功能的材料。”

维也纳工业大学已经为与这项研究相关的潜在应用申请了专利，包括新型传感器技术和改进的热电器件。几家行业合作伙伴表示有兴趣合作，以探索这些发现的商业潜力。

研究团队的下一步是进一步研究在没有类似粒子的电子的情况下，拓扑态能够存在的潜在机制。他们计划探索更广泛的材料，并开发更复杂的理论模型，以更深入地了解这种现象。该团队认为，这项研究将为开发具有增强性能和新功能的下一代量子材料铺平道路。