探索和揭示新兴量子态一直是凝聚态物理前沿课题之一。超快光谱学因其特有的极高时间分辨特性而揭示凝聚态物理中的诸多未解之谜。层状电荷密度波（CDW）材料为揭示这些新兴物理现象提供了理想的研究平台。1T-TaS₂作为典型的电荷密度波材料，在升温和降温过程中经历连续的电荷密度波相变，很多研究主要聚焦在公度-近公度电荷密度波相变，对于180K以下的公度电荷密度波相的研究较少，仅有少许研究报道了1T-TaS₂在公度电荷密度波温度范围内的行为，提出存在量子自旋液体态等可能性。
近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心SF10i组赵继民研究团队与T06组周毅研究员、中国科学技术大学陈仙辉院士研究团队、清华大学高等研究中心刘峥研究员等合作，采用超快光谱装置，研究了电荷密度波材料1T-TaS₂的低温变温超快动力学，实验揭示了1T-TaS₂中存在演生新奇量子态。
实验上，赵继民研究团队采用超快光谱学探测了1T-TaS₂的液氦低温变温超快动力学，在公度电荷密度波温区探测到了六支时域的相干态振荡模式，其中频率为2.47THz的模式为电荷密度波的振幅模式（Amplitude Mode），利用超快光谱实验较高的能量分辨率发现该模式的频率、半高全宽以及积分面积等物理量的温度依赖关系在65K时发生了转型（crossover）：各物理量在65-200K满足通常的T2关系；然而，在温度低于65K时却满足完全不同的T3.56关系（图1）。根据实验结果分析，作者们将65K以下的态归为多自由度耦合作用所演生的新量子态。研究加深了我们对CDW材料的理解，还为探索量子自旋液体等前沿领域提供了新的视角。
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图 1T -TaS2的振幅模式（AM）和相干态声子模式各个物理量的温度依赖关系。
相关研究成果近期以“Emergent quantum state unveiled by ultrafast collective dynamics in 1T-TaS₂”为题发表于国际学术期刊《美国国家科学院院刊》【PNAS 122, e2406464122 (2025)】。博士生加孜拉·哈赛恩、博士后吴艳玲（现为燕山大学教师）、陈仙辉指导的博士生石梦竹为该研究的共同第一作者，赵继民研究员为通讯作者，周毅研究员和刘峥研究员在理论上进行了指导与合作，陈仙辉院士团队提供了高质量单晶样品，博士生吴穹（现为重庆大学教师）、博士生翟燕妮也参与了相关研究。该工作近期被《物理》2025年第3期选为封面故事报道。研究受到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院、北京市基金委等资助。
编辑：Decoherence