弹道电子现象是现代量子材料研究中的核心方向之一。在这种现象中，电荷载流子几乎没有损耗地移动，成功避开了结构缺陷造成的散射。这种行为是受限维度介质的典型特征，为未来电子技术开辟了广阔的前景。来自尤利希研究中心（Forschungszentrum Jülich）和亚琛工业大学（RWTH Aachen University）的科学家们共同开发出一种创新模型，该模型能够在最大程度接近真实实验装置的条件下，准确识别这种特殊的电子流动模式。
在二维拓扑材料中，沿着边缘形成的弹道通道被认为是构建高效电路和量子计算机中稳定量子比特的基础。新的研究方法建立在罗尔夫·兰道尔（Rolf Landauer）奠定的弹道电荷传输理论的基本原理之上。然而，经典的兰道尔模型假设了一个理想化的情景：电子只能在其通道的极点处进入或离开。这一假设限制了其对真实世界复杂环境的描述能力。
尤利希研究人员的这项新成果成功地突破了这一限制。他们认识到，弹道电荷通道并非孤立存在，而是作为更大导电材料的一部分，该材料负责电流的注入。这意味着电子可以沿着通道的整个长度渗透或逸出，这与实验室观察到的实际情况完全吻合。该研究的第一作者克里斯托夫·穆尔斯博士（Dr. Christoph Murs）强调，这使得我们首次能够根据现实情况来描述边缘通道的行为。他指出，他们提出的理论为明确界定无损耗的弹道电流提供了清晰的特征信号，并能将其与常见的耗散性电荷传输区分开来。
该模型能够预测出特征性的电压分布，这些分布可以直接通过纳米探针或多探针扫描显微镜进行捕获和记录。区分弹道电流和耗散电流是最终确认这些非同寻常的导电通道是否存在及其在未来设备中实际应用的关键一步。目前，针对拓扑绝缘体等在表面表现出弹道行为的拓扑材料的研究正在积极进行，旨在开发超高速晶体管。对这些效应进行精确建模，直接影响着具备特定电子特性的新材料的研发，这正是下一代半导体技术的基础。