Trong phòng thí nghiệm của Đại học Bắc Kinh, các nhà vật lý đã tiến hành một thí nghiệm khác thường: họ lấy những tấm vật liệu từ tính siêu mỏng chỉ dày vài nanomet và thực sự rạch vào chúng những rãnh sâu, như thể dùng dao cắt bánh mì.
Vật liệu — MnBi₂Te₄ — ở nhiệt độ thấp và trong từ trường chuyển sang trạng thái cách điện Chern. Bên trong nó không dẫn điện, nhưng dọc theo các mép lại hình thành những kênh lượng tử đặc biệt — các trạng thái biên chiral. Các electron trong đó chuyển động nghiêm ngặt theo một hướng, không bị tán xạ và không mất năng lượng thành nhiệt.
Các nhà khoa học dùng kim của kính hiển vi lực nguyên tử tạo ra những hư hỏng nhân tạo: các rãnh rộng từ 10 đến 450 nanomet và dài tới 11 micromet, cắt xuyên qua vật liệu. Tưởng chừng như những «vết nứt» như vậy phải phá hủy hoàn toàn các đường dẫn dòng điện.
Tuy nhiên, các phép đo cho thấy: dòng điện vẫn tiếp tục chảy gần như không mất mát, vòng qua các hư hỏng theo những mép mới của các rãnh. Đây là bằng chứng trực tiếp về sự bảo vệ tôpô — một tính chất mà lý thuyết đã dự đoán từ lâu, nhưng nay đã được xác nhận trong một thí nghiệm phá hủy thực tế.
Phát hiện này quan trọng đối với các chip lượng tử trong tương lai. Các bộ xử lý hiện đại tiêu tốn một phần rất lớn năng lượng vào việc tỏa nhiệt do điện trở. Các thiết bị tôpô có thể hoạt động với mức tổn thất tối thiểu, mang lại nhiều tự do hơn khi thiết kế và lắp ráp các mạch phức tạp.
Giờ đây đã rõ: ngay cả những hư hỏng cơ học nghiêm trọng cũng không thể chặn đứng những dòng điện lượng tử đặc biệt này.
