科技日报北京1月18日电（记者张梦然）一项发表于新一期《自然·物理》杂志、由美国莱斯大学等机构科研人员主导的研究，报道了一种能为未来技术提供动力的新型量子物质态。该研究融合了量子临界性与电子拓扑学这两个重要物理领域，可为计算、传感及材料科学带来新的发展机遇。
图片来源：AI生成团队通过理论模型预测，电子在强相互作用下能够产生拓扑行为。量子临界性通常描述电子处于不同有序相之间的状态，而拓扑学则关注电子波函数中那些对外部干扰表现“稳定”的特征。过去，这两个现象都是在不同类型的材料中被分别研究：拓扑现象常见于电子相互作用较弱的系统，而量子临界性则出现在电子强关联的材料中。
新研究首次在理论上将两者结合，并进行了实验验证。模型表明，电子间的强相互作用可以在量子临界点附近诱导出拓扑行为。随后，奥地利维也纳工业大学课题组为该理论进行了实验支持。他们在一种重费米子材料中观测到与理论模型相符的行为，显示出新的拓扑量子态的迹象。
这一发现对量子技术发展具有潜在意义。拓扑材料通常具备稳定的物理特性，而量子临界性往往伴随着强量子纠缠和高对外界扰动的敏感性。二者的结合可能为发展更稳健、高灵敏度的量子器件，如用于计算、传感或低功耗电子学的元件提供新的材料平台。
该研究也为今后探索和设计具有类似量子行为的系统提供了方向。在位于量子临界点附近的材料中，有可能寻找到兼具拓扑特性的体系。随着对这种新物质状态的进一步研究，更多非常规量子行为有望被揭示。将量子临界性与拓扑学结合的思路，也有可能从根本上改变未来量子材料的设计与应用。
研究团队表示，这不仅是一个理论上的重大进展，更是向着真正利用量子物理深刻原理来开发实用技术迈出的一步。
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