Coherent transport of matter waves in disordered optical potentials

par Robert Kuhn

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de C. A. Müller et de Christian Miniatura.


  • Résumé

    The development of modern techniques for the cooling and the manipulation of atoms in recent years, and the possibility to crease Bose-Einstein condensates and degenerate Fermi gases and to load them into regular optical lattices or disordered optical potentials, has evoked new interest for the disorder-induced localization of ultra-cold atoms. This work studies the transport properties of matter waves in disordered optical potentials, which are also known as speckle potentials. The effect of correlated disorder on localization is first studied numerically in the framework of the Anderson model. The relevant transport parameters in the configuration average over many different realizations of the speckle potential ate then determined analytically, using self-consistent diagrammatic perturbation techniques. This allows making predictions for a possible experimental observation of coherent transport phenomena for cold atoms in speckle potentials. Of particular importance are the spatial correlations of the speckle fluctuations which are responsible for the anisotropic character of the single scattering processes in the effective medium. Coherent multiple scattering leads to quantum interference effects, which entail a renormalization of the diffusion constant as compared to the classical description. This so-called weak localization of matter waves is studied as the underlying mechanism for the disorder-driven transition to the Anderson-localization regime, explicitly taking into account the correlations of the speckle fluctuations.


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Le développement de techniques modernes pour le refroidissement et le piégeage d’atomes et la possibilité de charger des réseaux optiques ou des potentiels désordonnées avec des condensés de Bose ou des gaz de Fermi dégénérés a déclenché un intérêt nouveau pour la localisation des atomes ultra-froids. Dans le présent travail théorique nous étudions le transport cohérent des ondes de matière dans des potentiels lumineux désordonnés, ou échantillons de tavelures (speckle). L’influence du désordre corrélé est d’abord étudiée numériquement dans le cadre du modèle d »’Anderson. Un calcul auto-consistant diagrammatique permet finalement de déterminer analytiquement les paramètres fondamentaux de transport dans le régime de faible désordre. Une importance cruciale pour le calcul analytique revient à la fonction de corrélation spatiale des fluctuations du potentiel désordonné qui détermine le degré d »’anisotropie d’un événement de collision. Nous considérons en particulier la transition du régime de la localisation faible à celui de la localisation forte. Dans ce cas, la constante de diffusion des ondes de matière diminue et tend vers zéro au seuil de la localisation forte, ce qui décrit la transition d’Anderson. Dans le présent travail, on calcule la renormalisation de la constante de diffusion due à l’interférence cohérente des ondes de matière en tenant compte explicitement de la corrélation des fluctuations du potentiel désordonné.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (xii-125-X p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. I-VII. Résumés en allemand et en français

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  • Bibliothèque : Université Nice Sophia Antipolis. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 07NICE4015
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