In het laboratorium van de Universiteit van Peking hebben natuurkundigen een ongewoon experiment uitgevoerd: ze namen ultradunne platen magnetisch materiaal van slechts enkele nanometers dik en sneden er letterlijk diepe groeven in, als met een mes door een brood.
Het materiaal — MnBi₂Te₄ — gaat bij lage temperaturen en in een magnetisch veld over in de toestand van een Chern-isolator. Van binnen geleidt het geen stroom, maar aan de randen ontstaan bijzondere kwantumkanalen — chirale randtoestanden. De elektronen daarin bewegen strikt in één richting, zonder verstrooiing en zonder energie aan warmte te verliezen.
Met behulp van de naald van een atoomkrachtmicroscoop brachten de onderzoekers kunstmatige beschadigingen aan: groeven met een breedte van 10 tot 450 nanometer en een lengte tot 11 micrometer, die het materiaal dwars door en door sneden. Ogenschijnlijk zouden zulke ‘scheuren’ de stroomgeleidende paden volledig moeten hebben vernietigd.
De metingen toonden echter aan: de stroom bleef vrijwel zonder verlies lopen en ging de beschadigingen om via nieuwe randen van de groeven. Dit is een direct bewijs van topologische bescherming — een eigenschap die de theorie al lang had voorspeld, maar die nu is bevestigd in een werkelijk destructief experiment.
De ontdekking is belangrijk voor toekomstige kwantumchips. Moderne processors verbruiken een enorm deel van hun energie aan opwarming door weerstand. Topologische apparaten zouden met minimale verliezen kunnen werken, wat meer vrijheid geeft bij het ontwerpen en assembleren van complexe schakelingen.
Nu is het duidelijk: zelfs ernstige mechanische beschadigingen kunnen deze bijzondere kwantumstromen niet stoppen.
