Description du projet
Mettre de l’ordre dans nos descriptions de la propagation de la lumière dans les milieux désordonnés
En 1958, un article de référence décrivait un phénomène aujourd’hui connu sous le nom de localisation d’Anderson, à savoir l’absence de diffusion des ondes dans certains milieux désordonnés. L’article original expliquait comment les électrons d’un réseau cristallin désordonné se localisent par interférence des effets de diffusion, un phénomène lié à la nature ondulatoire des électrons. Il en résulte une transition entre un isolant et un conducteur. Les descriptions ont depuis été étendues à d’autres systèmes ondulatoires, notamment l’acoustique, l’électromagnétique et les systèmes de matière quantique, et sont fondamentales pour la caractérisation de la matière condensée et des systèmes désordonnés. Le projet ANDLICA, financé par l’UE, améliore notre compréhension de la localisation d’Anderson de la lumière en utilisant de grands nuages d’atomes froids, avec des implications pour une prochaine génération de dispositifs quantiques.
Objectif
I propose to use large clouds of cold Ytterbium atoms to observe Anderson localization of light in three dimensions, which has challenged theoreticians and experimentalists for many decades.
After the prediction by Anderson of a disorder-induced conductor to insulator transition for electrons, light has been proposed as ideal non interacting waves to explore coherent transport properties in the absence of interactions. The development in experiments and theory over the past several years have shown a route towards the experimental realization of this phase transition.
Previous studies on Anderson localization of light using semiconductor powders or dielectric particles have shown that intrinsic material properties, such as absorption or inelastic scattering of light, need to be taken into account in the interpretation of experimental signatures of Anderson localization. Laser-cooled clouds of atoms avoid the problems of samples used so far to study Anderson localization of light. Ab initio theoretical models, available for cold Ytterbium atoms, have shown that the mere high spatial density of the scattering sample is not sufficient to allow for Anderson localization of photons in three dimensions, but that an additional magnetic field or additional disorder on the level shifts can induce a phase transition in three dimensions.
The role of disorder in atom-light interactions has important consequences for the next generation of high precision atomic clocks and quantum memories. By connecting the mesoscopic physics approach to quantum optics and cooperative scattering, this project will allow better control of cold atoms as building blocks of future quantum technologies. Time-resolved transport experiments will connect super- and subradiant assisted transmission with the extended and localized eigenstates of the system.
Having pioneered studies on weak localization and cooperative scattering enables me to diagnostic strong localization of light by cold atoms.
Champ scientifique
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-ADG - Advanced GrantInstitution d’accueil
75794 Paris
France