Kardar-Parisi-Zhang Physics in the Density Fluctuations of Localized Two-Dimensional Wave Packets

Creators: Mu, Sen; Gong, Jiangbin; Lemarié, Gabriel

Others:: Department of Physics, National University of Singapore; Centre for Quantum Technologies [Singapore] (CQT) ; National University of Singapore (NUS); MajuLab ; National University of Singapore (NUS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA); Information et Chaos Quantiques (LPT) ; Laboratoire de Physique Théorique (LPT) ; Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de recherche « Matière et interactions » (FeRMI) ; Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de recherche « Matière et interactions » (FeRMI) ; Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Singapore Ministry of Education Academic Research Fund Tier I (WBS No. R-144-000-437-114); ANR-17-CE30-0024,COCOA,Contrôle de systèmes complexes d'atomes froids(2017); ANR-18-CE30-0017,MANYLOK,Localisation à N corps avec le Kicked Rotor(2018); ANR-19-CE30-0013,GLADYS,De la nature vitreuse des systèmes quantiques désordonnés(2019)

Description

We identify the key features of Kardar-Parisi-Zhang universality class in the fluctuations of the wave density logarithm, in a two-dimensional Anderson localized wave packet. In our numerical analysis, the fluctuations are found to exhibit an algebraic scaling with distance characterized by an exponent of $1/3$, and a Tracy-Widom probability distribution of the fluctuations. Additionally, within a directed polymer picture of KPZ physics, we identify the dominant contribution of a directed path to the wave packet density and find that its transverse fluctuations are characterized by a roughness exponent $2/3$. Leveraging on this connection with KPZ physics, we verify that an Anderson localized wave packet in 2D exhibits a stretched-exponential correction to its well-known exponential localization.

Kardar-Parisi-Zhang Physics in the Density Fluctuations of Localized Two-Dimensional Wave Packets

Description

Additional details