Tại Phòng thí nghiệm Vật chất Tôpô của Đại học Köln, các nhà vật lý lần đầu tiên trực tiếp quan sát được những trạng thái lượng tử mà lý thuyết đã dự đoán từ năm 2008. Thiết bị — một tiếp giáp Josephson trên bề mặt của một chất cách điện tôpô — đã cho thấy đúng những trạng thái Andreev có độ dẫn cao, vốn phải xuất hiện khi tính siêu dẫn tương tác với các electron bề mặt tôpô.
Nhóm do giáo sư Yoichi Ando đứng đầu, với sự tham gia của tiến sĩ Jakob Schluck và Ella Nikodem, đã sử dụng quang phổ học đường hầm. Họ đo phổ các trạng thái bên trong tiếp giáp bằng cách thay đổi độ lệch pha giữa hai chất siêu dẫn và áp dụng từ trường. Kết quả trùng khớp với các tính toán của nhóm Fabian Hassler thuộc Đại học Kỹ thuật Rheinisch-Westfälische ở Aachen và với mô hình của Liang Fu và Charles Kane.
Chất cách điện tôpô chỉ dẫn dòng điện trên bề mặt, còn bên trong vẫn là chất cách điện. Khi bề mặt này được nối với một chất siêu dẫn, tại ranh giới xuất hiện những cặp electron-lỗ trống đặc biệt — các trạng thái Andreev. Trong vật liệu thông thường, chúng hành xử khác so với trên bề mặt tôpô: ở đây chúng vẫn có độ dẫn cao trong một dải rộng mật độ hạt tải và bị định xứ tại những vùng nhất định của tiếp giáp dưới tác dụng của từ trường.
Quan sát này củng cố nền tảng lý thuyết của tính toán lượng tử tôpô. Trong một hệ như vậy, các mode không điểm Majorana có thể lưu trữ thông tin một cách phi cục bộ, bảo vệ thông tin khỏi các nhiễu loạn và lỗi cục bộ. Hiện tượng chuyển pha sang siêu dẫn tôpô — sự đóng lại và mở lại của khe năng lượng — vẫn chưa được ghi nhận, nhưng những dữ liệu đã thu được phù hợp với các dự đoán với độ chính xác cao.
Các kết quả được công bố vào ngày 2 tháng Mười Một năm 2026 trên tạp chí Science Advances. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh: bước tiếp theo là nâng cao độ phân giải năng lượng và thời gian của thí nghiệm để bắt trọn khoảnh khắc của chính quá trình chuyển pha tôpô.
Một thí nghiệm thực tế tại Köln đã cho thấy bề mặt của chất cách điện tôpô hành xử đúng như mong đợi để tạo ra các qubit chống lỗi trong tương lai, và điều này đang thay đổi bản đồ các con đường khả dĩ dẫn tới máy tính lượng tử tôpô thực tiễn.
