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，电子不再表现为粒子，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）比以前认为的更为基本和普遍。

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为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，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，”维也纳工业大学该项目的首席研究员安娜·穆勒博士说。“我们已经证明，拓扑态的基本原理与电子作为单个粒子的行为无关。这为材料设计和量子技术开辟了全新的可能性。”

这项发现的核心是一种在实验室合成的新型量子材料。通过先进的光谱技术，该团队观察到，这种材料中的电子不再表现为具有明确轨迹的独立实体。相反，它们形成了一种集体的、离域的状态，在这种状态下，单个粒子的概念失去了意义。尽管如此，该材料仍然表现出强大的拓扑态，其特征是受保护的电子路径，不受缺陷和杂质的影响。

这项研究的意义扩展到各个行业，特别是那些专注于开发先进电子设备和量子计算机的行业。拓扑材料因其创造容错量子比特（qubit）和超高效电子元件的潜力而备受追捧。寻找这些材料的传统方法包括寻找支持类粒子行为的特定电子能带结构。新的发现表明了一个更广阔的搜索空间，有可能加速发现具有增强性能的新型拓扑材料。

“这项研究可能会显著影响拓扑量子计算机的开发，”IBM的量子计算专家大卫·陈博士说，他没有参与这项研究。“在不依赖类粒子电子的情况下创建拓扑态的能力，可能会导致更稳定和可扩展的量子比特，从而克服该领域的一个主要障碍。”

维也纳工业大学的研究团队现在正专注于更详细地探索这种新型材料的特性，并研究其他可能发生类似现象的材料。他们还在努力开发理论模型，以更好地理解这些无粒子拓扑态的潜在物理学原理。该团队计划在下个季度发布详细的材料合成协议和表征数据，允许其他研究小组复制并在此基础上进行研究。