📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

في بلورة السيليكون، تحتفظ ذرة الفوسفور بإلكترون إضافي على مدارين متقاربين جدًا. يشبه هذان المداران طابقين متجاورين في مبنى، حيث يكاد السلم بينهما لا يُرى. دفعة ليزر قصيرة في نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة تدفع الإلكترون من الطابق السفلي إلى العلوي، فيبدأ بالتأرجح بينهما مثل البندول.

لرصد هذا التأرجح، أرسل العلماء خلف النبضة الأولى نبضة ثانية ضعيفة، لا تفعل سوى تدوير مستوى اهتزاز الضوء قليلًا. من مقدار هذا الدوران في النبضة الثانية يمكن استنتاج موقع الإلكترون في تلك اللحظة. اتضح أن سعة التأرجح والزمن الذي يستغرقه ليخمد يعتمدان على كمية الشحنات الحرة المثارة بالفعل في البلورة. كلما زادت هذه الشحنات، زادت سرعة فقدان الإلكترون لإيقاعه.

أحيانًا، في ظروف معينة، لا تُحدث نبضة الليزر تأرجحًا، بل تزيح فجأة "الأرضية" نفسها — أي تغيّر شكل المدارين. عندها يقفز الإلكترون إلى الطابق الثالث، الذي يكون مغلقًا عادة. يشبه هذا الإزاحة ليس تأرجح أرجوحة، بل دفعة لحظية للهيكل بأكمله. بفضل ذلك، نجحوا في إثارة انتقال كان محظورًا بقواعد التناظر للتأرجح العادي.

تُظهر هذه التجربة أن الحالات الكمومية في السيليكون لا يمكن إنشاؤها فحسب، بل يمكن أيضًا ضبطها بتغيير البيئة المحيطة. في المستقبل، قد تصبح هذه التذبذبات القابلة للتحكم أساسًا للكيوبتات — خلايا الحاسوب الكمومي المبنية على أشباه الموصلات العادية.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.04319

In this study, we demonstrate coherent optical excitation of the electronic Raman transition between the $$1s\left(A_1\right)$$ and $$1s\left(E\right)$$ split states of phosphorus donor in crystalline silicon. The dynamics of the generated wavepacket is characterized in the time domain using a degenerate pump-probe technique with mid-infrared femtosecond pulses via transient polarization anisotropy of the probe pulse. In addition, we study the role of resonantly excited carriers, and we show that the amplitude and coherence time of the electronic wavepacket depend on the pre-excited carrier density. Further, we demonstrate that under certain conditions, the Raman-type excitation changes to displacive impulsive excitation, which allows us to address the Raman-forbidden transition between $$1s\left(A_1\right)$$ and $$1s\left(T_1\right)$$.