利用激光獲得人工原子的能量躍遷。關(guān)鍵詞：激光、能量轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)輻射。

研究人員在一個(gè)量子點(diǎn)內(nèi)，即半導(dǎo)體內(nèi)的一個(gè)微小結(jié)構(gòu)，激發(fā)了一個(gè)看似無法實(shí)現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)換。資料來源:RUB, Arne Ludwig

basel和Bochum的研究人員已經(jīng)成功地利用激光解決了人工原子中一個(gè)明顯無法實(shí)現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)換問題。利用所謂的輻射俄歇過程，他們是第一個(gè)特別激發(fā)它的團(tuán)隊(duì)。在這個(gè)過程中，一個(gè)電子從一個(gè)較高的能量水平下降到一個(gè)較低的能量水平，因此，其能量部分以光的形式釋放，部分通過將其轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電子。人造原子是半導(dǎo)體中狹義定義的領(lǐng)域，有一天可能成為量子通信的基礎(chǔ)。basel大學(xué)的研究小組和Ruhr-Universit t以及Münster和Wroclaw in Nature Communications的同事在《自然通訊》雜志上描述了這一發(fā)現(xiàn)，并于2021年11月12日在網(wǎng)上發(fā)表。

輻射俄歇的發(fā)射和輻射俄歇躍遷的激發(fā)。

電子在不同的能態(tài)之間移動(dòng)

原子由原子核和繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子組成。這些電子具有不同的能級(jí)。與原子核結(jié)合更緊密的電子，即更靠近原子核的電子，比遠(yuǎn)離原子核的電子具有更低的能量。然而，電子不能假設(shè)任何任意能級(jí)——只有某些能級(jí)是可能的。

如果一個(gè)電子獲得能量，例如通過吸收一個(gè)光粒子，即光子，它可以被提高到一個(gè)更高的能級(jí)。如果一個(gè)電子降到較低的能級(jí)，能量就釋放出來。這種能量可以以光子的形式發(fā)射出來。但它也可以轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電子上;在這種情況下，只有一部分能量以光的形式釋放，其余的被另一個(gè)電子吸收。這個(gè)過程被稱為輻射俄歇過程。

Autler–Townes在輻射俄歇輻射中分裂。

用兩束激光激發(fā)獨(dú)特的能量轉(zhuǎn)變

通過照射光粒子，電子不僅能被提升到更高的能級(jí);它們也可以被入射光粒子激發(fā)而釋放能量。入射光粒子的能量必須始終準(zhǔn)確地對(duì)應(yīng)于電子將在其之間轉(zhuǎn)移的兩個(gè)能級(jí)的差值。研究人員使用了兩種激光器:一種在低能級(jí)和高能級(jí)之間移動(dòng)電子;另一個(gè)介于高能和中能級(jí)之間。這個(gè)中間能級(jí)對(duì)應(yīng)于一個(gè)非平衡能級(jí):沒有輻射俄歇過程，向中間能級(jí)的轉(zhuǎn)移就不存在。此外，由于相關(guān)的光沒有被照射，低能級(jí)和中能級(jí)之間的過渡不應(yīng)該發(fā)生。然而，正是由于輻射俄歇過程中能量從一個(gè)電子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電子，這個(gè)看似不可能的轉(zhuǎn)變?cè)诂F(xiàn)實(shí)中發(fā)生。

光學(xué)驅(qū)動(dòng)輻射俄歇躍遷。

實(shí)驗(yàn)用的超純半導(dǎo)體樣品由Ruhr-Universit t Bochum的Julian Ritzmann博士制作，在AndreasWieck教授領(lǐng)導(dǎo)的應(yīng)用固態(tài)物理學(xué)主席Arne Ludwig博士的監(jiān)督下進(jìn)行。這些測(cè)量是由巴塞爾大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的，該團(tuán)隊(duì)由Clemens Spinnler、Liang Zhai、Giang Nguyen和Matthias L bl博士領(lǐng)導(dǎo)，該團(tuán)隊(duì)由Richard Warburton教授領(lǐng)導(dǎo)。

來源：Optically driving the radiative Auger transition, NatureCommunications (2021). DOI:10.1038/s41467-021-26875-8