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Non-Hermitian Transport in Anderson forbidden land

Description du projet

Briser les barrières d’Anderson pour les photons: sauts soudains dans les milieux non hermitiens

La localisation d’Anderson est un célèbre phénomène quantique décrit pour la première fois en 1958 par le physicien théoricien américain Philip Warren Anderson. Il s’agit de l’absence d’ondes de diffusion dans un milieu désordonné en raison des réflexions quantiques au sein du réseau qui arrêtent la fonction d’onde. Bien qu’initialement étudiés en relation avec les électrons, les photons ont fait l’objet d’un nombre croissant de recherches, en particulier concernant la manière dont le désordre affecte le transport des photons dans un réseau cristallin. Le projet Beyond_Anderson, financé par le Conseil européen de la recherche, exploitera son mode de transport révolutionnaire récemment découvert dans les milieux non hermitiens fortement localisés par Anderson, permettant à la lumière de traverser la «terre interdite» d’Anderson par des sauts soudains. Le projet étudiera ces sauts soudains dans différents contextes, ouvrant une nouvelle voie à la fois à la photonique désordonnée et à de nouveaux schémas de laser.

Objectif

This proposal is centered around the recently discovered (by the PI) ground-breaking way of transport in strongly Anderson localized non-Hermitian media. Initially Anderson localization was studied on electrons but it was later realized that photons provide an alternative cleaner route. However, one fundamental problem of photonics is that of inherent material losses. As the paradigm of parity-time symmetric optics indicates, the resolution of this problem is the judicious combination of gain and loss via index engineering. Such non-Hermitian paradigm provides the opportunity to overcome Anderson localization after sixty years by proposing a novel way of transport unique in the complex photonic media, something that is experimentally impossible in condensed matter physics. The key idea is the inclusion of appropriate gain-loss index profiles that allow light to cross the forbidden land of Anderson via sudden jumps, despite the fact that all eigenstates are localized. My proposal is focused on four directions that span out of the main theme of sudden jumps. The first one is the role of openness in the most general case of uncorrelated disorder. A second open question is that of existence of jumps in correlated media that support constant-intensity states. For both questions the maximization of the effect based on wavefront shaping and index engineering is important. A third question is the possibility of topologically protected jumpy transport in disordered topological insulators. Finally, I intend to examine the more difficult and fundamental problem of many-body effects on non-Hermitian jumpy transport. The underlying mathematical framework, is that of non-Hermitian random matrix theory and pseudospectrum, a widely used method in turbulence studies of fluid mechanics. My project is expected to open a new path in both disordered photonics that exploit the unique features of non-Hermiticity, namely extreme sensitivity, exceptional points, and novel lasing schemes.

Institution d’accueil

IDRYMA TECHNOLOGIAS KAI EREVNAS
Contribution nette de l'UE
€ 1 525 000,00
Adresse
N PLASTIRA STR 100
70013 Irakleio
Grèce

Voir sur la carte

Région
Νησιά Αιγαίου Κρήτη Ηράκλειο
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 1 525 000,00

Bénéficiaires (1)