单自由电子对离散量子系统的完全激发

我们揭示了单个低能电子与包含离散数目态的样品之间相互作用中的丰富非线性和反冲效应。采用自由电子与二能级系统组合的量子理论描述，我们发现可达到的最大激发概率为 $100\%$，这需要满足与耦合强度和跃迁对称性相关的特定条件，正如我们通过偶极与四极模式的计算所阐明的那样。当探针的动能接近跃迁阈值时观察到强反冲效应，尽管在充分计入与任意复杂多能级样品的非线性相互作用时，其相关概率仍与电子波函数无关。我们的工作揭示了自由电子控制局域激发的潜力，并划定了此类控制的边界。