В лаборатории Топологической материи Кёльнского университета физики впервые напрямую увидели квантовые состояния, которые теория предсказывала ещё в 2008 году. Устройство — джозефсоновский переход на поверхности топологического изолятора — показало именно те высоко-проводящие Andreev-состояния, которые должны появляться при взаимодействии сверхпроводимости с топологическими поверхностными электронами.
Команда под руководством профессора Ёити Андо (Yoichi Ando) и при участии доктора Якоба Шлюка и Эллы Никодем использовала туннельную спектроскопию. Они измеряли спектр состояний внутри перехода, меняя фазовую разницу между двумя сверхпроводниками и прикладывая магнитное поле. Результаты совпали с расчётами группы Фабиана Хаслера из Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена и с моделью Лян Фу и Чарльза Кейна.
Топологический изолятор проводит ток только по поверхности, а внутри остаётся изолятором. Когда эту поверхность соединяют со сверхпроводником, на границе возникают особые пары электрон-дырка — Andreev-состояния. В обычном материале они ведут себя иначе, чем на топологической поверхности: здесь они остаются высоко-проводящими в широком диапазоне плотности носителей и локализуются в определённых областях перехода под действием магнитного поля.
Это наблюдение укрепляет теоретическую основу топологического квантового вычисления. В такой системе Majorana-нулевые моды могли бы хранить информацию нелокально, защищая её от локальных помех и ошибок. Пока переход в топологическую сверхпроводимость — закрытие и повторное открытие энергетической щели — ещё не зафиксирован, но уже полученные данные совпадают с предсказаниями с высокой точностью.
Результаты опубликованы 2 ноября 2026 года в журнале Science Advances. Исследователи подчёркивают: следующий шаг — повысить энергетическое и временное разрешение эксперимента, чтобы поймать сам момент топологического фазового перехода.
Реальный эксперимент в Кёльне показал, что поверхность топологического изолятора ведёт себя именно так, как нужно для будущих устойчивых к ошибкам кубитов, и это уже меняет карту возможных путей к практическому топологическому квантовому компьютеру.
