В кристалле кремния атом фосфора держит лишний электрон на двух очень близких орбитах. Эти орбиты похожи на два соседних этажа в доме, где лестница почти незаметна. Короткий лазерный импульс в среднем инфракрасном диапазоне толкает электрон с нижнего этажа на верхний, и тот начинает качаться между ними, как маятник.

Чтобы увидеть это качание, учёные послали вслед за первым импульсом второй — слабый, который лишь слегка поворачивает плоскость колебаний света. По тому, насколько сильно повернулся этот второй импульс, можно судить, где в данный момент находится электрон. Оказалось, что амплитуда качания и время, за которое оно затухает, зависят от количества свободных зарядов, уже возбуждённых в кристалле. Чем больше таких зарядов, тем быстрее электрон теряет ритм.

Иногда при определённых условиях лазерный импульс не запускает качание, а резко сдвигает сам «пол» — то есть меняет форму орбит. Тогда электрон перескакивает на третий этаж, который обычно закрыт. Такой сдвиг напоминает не раскачивание качелей, а мгновенный толчок всей конструкции. Благодаря этому удалось возбудить переход, который по правилам симметрии был запрещён для обычного качания.

Этот опыт показывает, что квантовые состояния в кремнии можно не только создавать, но и настраивать, меняя окружение. В будущем такие управляемые колебания могут стать основой для кубитов — ячеек квантового компьютера, построенных на обычных полупроводниках.