二維范德華異質結構的出現，不斷重塑著量子材料的格局。在這些材料中，通過以微小扭曲角度堆疊二維材料形成的莫爾超晶格，已成為工程強關聯電子系統的無與倫比的平臺。這些系統常常展現出極其豐富的奇異量子現象，從超導性到磁性和拓撲相，對電子密度或扭曲角度的微小變化都極其敏感。處于這一探索前沿的是扭曲的二硫化鉬（MoTe2）雙層，該體系因其能夠在零磁場下承載分數量子反?；魻枺‵QAH）態而引起了科學界的極大興趣——這為容錯拓撲量子計算提供了誘人的前景。然而，這些關聯態的完整光譜，特別是其難以捉摸的“隱藏”部分及其動態行為，一直是一個巨大的挑戰，直到最近才有所突破。

發表在《自然》題為“扭曲二硫化鉬（MoTe2）雙層中分數填充的隱藏態和動力學”的開創性論文標志著該領域的一個關鍵時刻，它精確地揭示了多層復雜性，展現了大量以前未被檢測到的量子態及其復雜的瞬態演化。這項研究不僅僅是列舉新現象，它從根本上改變了我們對電子-電子相互作用如何支配莫爾系統中相形成，以及我們如何探測這些脆弱量子現實的理解。

MoTe2雙層體系的核心在于莫爾超晶格勢，這是由兩層晶體之間微小的扭曲角度產生的長周期圖案。這種超晶格有效地重構了電子能帶結構，形成了異常平坦的電子能帶。在這些平坦能帶中，電子的動能被顯著抑制，從而放大了電子-電子相互作用的作用。相互作用能對動能的這種主導地位，是形成強關聯相的肥沃土壤。當莫爾原胞內的電子密度對應于分數（即“分數填充因子” ν）時，系統可以進入類似于著名的分數量子霍爾效應（FQHE）的狀態。然而，與需要強外部磁場來量化電子軌道的FQHE不同，扭曲MoTe2中的FQAH效應源于材料本身固有的磁性和拓撲結構，提供了一條在無需笨重高磁場條件下實現拓撲保護的突破性途徑。

歷史上，全面表征這些關聯相的挑戰源于其在平衡態下往往微妙的特征。傳統的靜態測量，如直流輸運或平衡態光學光譜，提供了系統基態或其直接激發的快照。然而，許多量子相，特別是那些存在于復雜能景或亞穩態的相，可能會表現出微弱或模糊的信號，從而有效地“隱藏”于這些探測方法。正是在這一點上，該論文所開創的動態方法變得具有革命性意義。

該論文利用了瞬態光學光譜學的強大功能，特別是泵浦-探測技術，來揭示這些隱藏態并探索它們的動力學。在這種方法中，一個飛秒級的“泵浦”激光脈沖用于瞬時激發MoTe2雙層中的電子，注入能量和電荷，并瞬時“熔化”脆弱的關聯態。隨后，一個較弱的“探測”脈沖，在時間上精確延遲，監測系統的非平衡響應——它如何恢復、弛豫或在不同狀態之間轉換。通過測量時間分辨的反射率或透射率變化，研究人員可以直接獲取電荷密度的瞬態演化、能量弛豫路徑，以及至關重要的是，與這些關聯相穩定性相關的激活能。這種時域視角至關重要，因為它允許檢測在平衡態下可能不利但在瞬態條件下變得可及或顯現的態，或者其特征動力學提供獨特指紋的態。

該論文呈現的發現令人驚嘆。通過細致的泵浦-探測測量，研究團隊識別出近20個以前被其他實驗技術所規避的新型分數填充態。這些新發現的態包括一系列分數填充，例如 ν=?4/3,?3/2,?5/3,?7/3,?5/2 和 ?8/3 等。這些以前“隱藏”的態的數量和多樣性，凸顯了扭曲MoTe2雙層中量子相圖的非凡豐富性。這種全面的映射顯著擴展了我們對莫爾超晶格中強電子-電子相互作用可能產生的關聯相的理解。

除了識別這些態之外，動態測量還提供了對其性質前所未有的見解。例如，恢復動力學提供了有關這些相抵御外部擾動穩定性和魯棒性的信息。通過分析熔化和恢復過程的時間尺度和溫度依賴性，研究人員可以提取激活能，這直接反映了與這些關聯態相關的能隙。這種動態表征是對靜態測量的有力補充，闡明了能景以及系統在復雜相空間中導航的途徑。不同分數填充的獨特動態特征的觀察，有力地表明它們確實是具有自身特征激發譜和弛豫機制的獨特量子相。

這一發現的意義深遠，無論是對于基礎凝聚態物理，還是對于新興的拓撲量子計算領域。零磁場下大量分數態的存在，強化了扭曲MoTe2是探索內稟拓撲相的卓越平臺的觀點。這些新揭示的部分分數態是承載非阿貝爾任意子的有力候選，這種具有奇異交換統計的準粒子可以構成容錯量子計算的基礎。與容易受到環境噪聲影響而失相的傳統量子比特不同，編碼在非阿貝爾任意子編織中的拓撲量子比特具有內稟保護性，為構建真正可擴展的量子計算機提供了一條堅實途徑。揭示這些隱藏態并探測其動力學，使我們更接近于理解并最終操縱這些難以捉摸的粒子。