Modern kuantum materyalleri araştırmalarında kritik bir odak noktası, yük taşıyıcılarının yapısal kusurlara takılmadan, neredeyse kayıpsız bir şekilde hareket ettiği balistik elektron olgusudur. Boyutları kısıtlı ortamlarda gözlemlenen bu benzersiz davranış, geleceğin elektronik cihazları için muazzam potansiyel barındırmaktadır. Bu çığır açan alanda, Forschungszentrum Jülich (Jülich Araştırma Merkezi) ve RWTH Aachen University (RWTH Aachen Üniversitesi) araştırmacıları, bu özel elektron akış türünü gerçek deneysel kurulumlara en yakın koşullarda tanımlayabilen yenilikçi bir model geliştirdi.
İki boyutlu topolojik materyallerin kenarlarında oluşan balistik kanallar, yüksek verimli devrelerin ve kuantum bilgisayarlarda kullanılan kararlı kübitlerin temelini oluşturmaktadır. Jülich'teki bilim insanlarının ortaya koyduğu yeni yaklaşım, balistik yük transferi teorisinin kurucusu Rolf Landauer tarafından atılan temel ilkelere dayanmaktadır. Klasik Landauer modeli, elektronların kanala yalnızca uç noktalarından girip çıkabildiği idealize edilmiş bir senaryo varsaymaktaydı. Bu varsayım, deneysel gerçekliği tam olarak yansıtmıyordu.
Ancak Jülich araştırmacılarının geliştirdiği bu model, balistik yük kanalının yalıtılmış bir varlık olmadığını, aksine akım enjeksiyonunu sağlayan daha büyük bir iletken malzemenin parçası olduğunu kabul ederek klasik Landauer modelinin getirdiği bu kısıtlamayı aşmaktadır. Bu durum, elektronların kanalın tüm uzunluğu boyunca nüfuz edebileceği veya çıkabileceği anlamına gelir ki, bu da laboratuvar gözlemleriyle tam olarak örtüşen bir durumdur. Araştırmanın başyazarı Dr. Christoph Murs, bu sayede kenar kanallarının davranışının ilk kez gerçeğe uygun bir şekilde tanımlanabildiğini belirtmiştir. Dr. Murs'a göre, önerilen bu teori, kayıpsız balistik akımı, olağan kayıplı (dissipatif) yük transferinden kesin olarak ayırmak için net sinyaller sunmaktadır.
Geliştirilen model, nano-problar veya çoklu problu taramalı mikroskoplar aracılığıyla doğrudan tespit edilebilecek karakteristik voltaj dağılımlarını öngörmektedir. Balistik ve kayıplı akımlar arasındaki ayrımın netleştirilmesi, bu sıra dışı iletkenlik kanallarının varlığını kesin olarak doğrulamak ve gelecekteki cihazlarda pratik kullanımlarını sağlamak açısından hayati önem taşımaktadır. Yüzeylerinde balistik davranış sergileyen topolojik izolatörler gibi topolojik materyaller üzerine yapılan çalışmalar, ultra hızlı transistörlerin üretilmesi hedefiyle yoğun bir şekilde sürdürülmektedir. Bu etkilerin doğru bir şekilde modellenmesi, yeni nesil yarı iletken teknolojilerinin temelini oluşturan, istenen elektronik özelliklere sahip yeni malzemelerin geliştirilmesini doğrudan etkilemektedir.