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）比以前认为的更基本和更普遍。

几十年来，物理学家一直认为，尽管量子力学规定了电子位置的不确定性，但电子在很大程度上表现得像在材料中移动的粒子。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，即使粒子图像完全崩溃，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。“我们已经证明，控制这些拓扑态的基本原理比我们最初认为的要强大得多。粒子概念不是决定性因素。”

该团队专注于他们在实验室合成的一种新型材料，其确切成分仍属专有。通过先进的光谱技术和理论建模相结合，他们观察到材料中的电子表现得更像离域波，而不是单个粒子。尽管如此，该材料表现出明显的拓扑态特征，可以通过其独特的导电性能检测到。

这项发现的意义可能对新型量子材料和器件的开发具有重要意义。目前正在探索拓扑材料在自旋电子学、量子计算和高效能量转换中的应用。这些状态可以在不需要类似粒子的电子行为的情况下存在，这一事实为设计具有全新功能的材料开辟了可能性。

参与这项研究的博士后研究员玛丽亚·罗德里格斯博士解释说：“这一发现扩大了我们现在可以考虑用于拓扑应用的材料范围。它使我们能够探索具有更强电子关联和更复杂量子相互作用的材料，而这些材料以前被认为是不合适的。”

该研究团队现在正专注于进一步表征这种新型材料的特性，并探索可能发生类似现象的其他系统。他们还在努力开发理论框架，可以充分解释在没有类似粒子的电子的情况下拓扑态的出现。该团队预计，这项工作将导致设计出具有增强拓扑性能的新材料，从而可能彻底改变各个技术领域。