Descrizione del progetto
Riordinare le nostre descrizioni della propagazione della luce in supporti disordinati
Un testo epocale nel 1958 descriveva un fenomeno ora noto come localizzazione di Anderson, che consiste nell’assenza di diffusione di onde in determinati supporti disordinati. Lo studio originale affrontava il modo in cui gli elettroni in un reticolo cristallino disordinato vengono localizzati attraverso l’interferenza degli effetti di diffusione, un fenomeno correlato alla natura ondulatoria degli elettroni. Ciò si traduce in una transizione tra un isolante e un conduttore. Da allora le descrizioni sono state estese ad altri sistemi di onde tra cui sistemi acustici, elettromagnetici e di materia quantistica e sono fondamentali per la caratterizzazione della materia condensata e dei sistemi disordinati. Il progetto ANDLICA, finanziato dall’UE, sta migliorando la nostra comprensione della localizzazione della luce di Anderson utilizzando grandi nuvole di atomi freddi, con possibili conseguenze per una prossima generazione di dispositivi quantistici.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-ADG - Advanced GrantIstituzione ospitante
75794 Paris
Francia