北京大学の研究室で、物理学者たちは珍しい実験を行った。厚さわずか数ナノメートルの磁性材料の極薄板を用意し、パンを切るナイフのように、文字通り深い溝を刻み込んだのだ。
材料はMnBi₂Te₄で、低温かつ磁場中でチェルン絶縁体の状態へ転移する。内部では電流を流さないが、縁に沿って特殊な量子チャネル、すなわちカイラル端状態が形成される。その中の電子は散乱されず、熱としてエネルギーを失うこともなく、厳密に一方向へと運動する。
科学者たちは原子間力顕微鏡の針を用いて人工的な損傷を加えた。幅10から450ナノメートル、長さ最大11マイクロメートルの溝が材料を貫いて刻まれた。一見すると、こうした「亀裂」は導電経路を完全に破壊するはずだった。
しかし測定は示した。電流はほとんど損失なく流れ続け、溝の新たな縁に沿って損傷を迂回したのだ。これはトポロジカル保護の直接的な証拠である。理論がずっと前から予測していた性質が、今や実際の破壊的実験によって確認されたのである。
この発見は将来の量子チップにとって重要だ。現代のプロセッサは抵抗のために膨大なエネルギーの大部分を発熱に費やしている。トポロジカルデバイスならば最小限の損失で動作し、複雑な回路の設計や組み立てにおいてより大きな自由度をもたらすだろう。
今や明らかだ。深刻な機械的損傷でさえ、これらの特殊な量子電流を止めることはできないのである。
