Dans le laboratoire de matière topologique de l'université de Cologne, des physiciens ont observé pour la première fois directement des états quantiques que la théorie prédisait dès l'année 2008. Le dispositif — une jonction Josephson à la surface d'un isolant topologique — a révélé précisément les états d'Andreev hautement conducteurs qui doivent apparaître lors de l'interaction entre la supraconductivité et les électrons de surface topologiques.
L'équipe dirigée par le professeur Yoichi Ando, avec la participation du docteur Jakob Schluck et d'Ella Nikodem, a utilisé la spectroscopie tunnel. Ils ont mesuré le spectre des états à l'intérieur de la jonction en faisant varier la différence de phase entre deux supraconducteurs et en appliquant un champ magnétique. Les résultats concordent avec les calculs du groupe de Fabian Hassler de l'université technique de Rhénanie-Westphalie à Aix-la-Chapelle et avec le modèle de Liang Fu et Charles Kane.
Un isolant topologique ne conduit le courant que par sa surface, tandis qu'à l'intérieur il reste isolant. Lorsque cette surface est reliée à un supraconducteur, des paires électron-trou particulières — les états d'Andreev — apparaissent à l'interface. Dans un matériau ordinaire, ils se comportent différemment de ce qu'ils font sur une surface topologique : ici, ils restent hautement conducteurs sur une large plage de densité de porteurs et se localisent dans certaines régions de la jonction sous l'effet du champ magnétique.
Cette observation renforce le fondement théorique du calcul quantique topologique. Dans un tel système, les modes zéro de Majorana pourraient stocker l'information de manière non locale, la protégeant des perturbations et des erreurs locales. Pour l'instant, la transition vers la supraconductivité topologique — la fermeture puis la réouverture du gap énergétique — n'a pas encore été enregistrée, mais les données déjà obtenues concordent avec les prédictions avec une grande précision.
Les résultats ont été publiés le 2 novembre 2026 dans la revue Science Advances. Les chercheurs soulignent que la prochaine étape consiste à accroître la résolution énergétique et temporelle de l'expérience afin de saisir le moment même de la transition de phase topologique.
L'expérience réelle menée à Cologne a montré que la surface d'un isolant topologique se comporte exactement comme il le faut pour les futurs qubits résistants aux erreurs, et cela modifie déjà la carte des voies possibles vers un ordinateur quantique topologique pratique.
