Im Labor der Peking-Universität führten Physiker ein ungewöhnliches Experiment durch: Sie nahmen ultradünne Platten aus magnetischem Material von nur wenigen Nanometern Dicke und schnitten buchstäblich tiefe Rillen hinein, wie mit einem Messer in Brot.
Das Material – MnBi₂Te₄ – geht bei niedrigen Temperaturen und in einem Magnetfeld in den Zustand eines Chern-Isolators über. Im Inneren leitet es keinen Strom, doch an den Rändern bilden sich besondere Quantenkanäle – chirale Randzustände. Die Elektronen in ihnen bewegen sich strikt in eine Richtung, ohne gestreut zu werden und ohne Energie als Wärme zu verlieren.
Mit der Nadel eines Rasterkraftmikroskops brachten die Wissenschaftler künstliche Schäden an: Rillen mit einer Breite von 10 bis 450 Nanometern und einer Länge von bis zu 11 Mikrometern, die das Material vollständig durchschnitten. Eigentlich hätten solche „Risse“ die stromleitenden Pfade vollständig zerstören müssen.
Doch die Messungen zeigten: Der Strom floss weiterhin nahezu verlustfrei und umging die Schäden über neue Ränder der Rillen. Das ist ein direkter Beweis für den topologischen Schutz – eine Eigenschaft, die die Theorie seit Langem vorhersagte, die nun aber in einem realen zerstörerischen Experiment bestätigt wurde.
Die Entdeckung ist wichtig für künftige Quantenchips. Moderne Prozessoren verbrauchen einen enormen Teil ihrer Energie für die Erwärmung durch den Widerstand. Topologische Bauelemente könnten bei minimalen Verlusten arbeiten und mehr Freiheit bei der Gestaltung und Montage komplexer Schaltkreise bieten.
Nun ist klar: Selbst erhebliche mechanische Schäden können diese besonderen Quantenströme nicht aufhalten.
