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Breaking of reciprocity and the Pancharatnam-Berry phase for light scattered by a disordered cold-atom cloud

Texto completo
Autor(es):
Magnani, P. H. N. ; Dias, P. G. S. ; Frometa, M. ; Martins, M. A. ; Piovella, N. ; Kaiser, R. ; Courteille, Ph. W. ; Hugbart, M. ; Bachelard, R. ; Teixeira, R. C.
Número total de Autores: 10
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: PHYSICAL REVIEW A; v. 110, n. 4, p. 6-pg., 2024-10-23.
Resumo

Collective effects on the light scattered by disordered media such as Anderson localization and coherent backscattering critically depend on the reciprocity between interfering optical paths. In this Letter, we explore the breaking of reciprocity for the light scattered by a disordered cold-atom setup, taking advantage of the noncommutation of optical elements that manipulate the polarization of the interfering paths. This breaking of symmetry manifests itself in the reduction of the fringes' contrast as the light scattered by the cloud interferes with that from its mirror image. We provide a geometrical interpretation in terms of the Pancharatnam-Berry phase, which we directly access from the fringe displacement. Our work paves the way toward the manipulation of path reciprocity and interference of light using atomic media, where it could be combined with collective and saturation effects. (AU)

Processo FAPESP: 13/04162-5 - Desenvolvimento de sensores quânticos com átomos ultrafrios
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Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 23/03300-7 - Localização de luz: Anderson e além
Beneficiário:Romain Pierre Marcel Bachelard
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 18/23873-3 - Transporte coerente de luz em amostras atômicas densas
Beneficiário:Raul Celistrino Teixeira
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
Processo FAPESP: 22/00261-8 - Auto-organização e superradiance numa nuvem atômica interagindo com uma cavidade óptica
Beneficiário:Philippe Wilhelm Courteille
Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
Processo FAPESP: 19/13143-0 - Átomos frios, fótons, e correlações quânticas
Beneficiário:Celso Jorge Villas-Bôas
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 18/15554-5 - Transporte e localização de luz em duas e três dimensões
Beneficiário:Romain Pierre Marcel Bachelard
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2