Фізики спостерігали зміни квантового рівня, використовуючи атомні коливання зі швидкістю, що перевищує мільярдну частку секунди.
Фізики з Регенсбурзького університету спостерігали зсув квантованого електронного рівня за допомогою атомних коливань зі швидкістю, що перевищує трильйонну частку секунди. Вчені змогли контролювати процес. Подібні відкриття можуть мати вирішальне значення у розвиток надшвидких квантових технологій.
Одне з див квантової фізики полягає в тому, що частинки, наприклад електрони, можуть приймати тільки квантовані значення енергії — як м’яч, підкинутий у повітря, стрибав між певними висотами, а не літав безперервно. Але електронні рівні можуть зміщуватися внаслідок зіткнень з іншими електронами чи атомами. Процеси у квантовому світі зазвичай відбуваються на атомному рівні і, до того ж неймовірно швидкі.
Використовуючи новий тип надшвидкого мікроскопа, вченим вдалося безпосередньо спостерігати з атомною роздільною здатністю у надшвидких часових масштабах, як енергія окремого електрона налаштовується вібраціями навколишніх атомів. Фізики використовували тонкий атомарний матеріал, щоб дослідити, як змінюється дискретний рівень енергії, коли цей атомний шар рухається вгору і вниз, як мембрана барабана.
Дослідники виявили, що можуть змінити дискретний енергетичний рівень дефекту — вакансії, викликаючи барабанну вібрацію атомно-тонкої мембрани: атомний рух навколишніх атомів зміщується і, таким чином, контролює енергетичний рівень вакансії.
Щоб спостерігати стрімкі та крихітні зміни, вчені використовували енергетичну та просторову роздільну здатність скануючого тунельного мікроскопа. Водночас використання спеціально підібраних ультракоротких лазерних імпульсів дозволяє записувати надзвичайно швидку динаміку в уповільненому режимі.