Experimental physics with a superconducting atomchip

Abstract

Das Kombinieren zweier verschiedener Dinge, um ein überlegenes hybrides System zu erschaffen, ist eine allseits bekannte Methode. Ein hybrides Quantensystem, basierend auf dieser Methode, bestehend aus ultra-kalten Atomen und Supraleitern, hat den Vorteil, dass sich die Teilsysteme gegenseitig ergänzen würden. Diese Diplomarbeit berichtet über einen komplexen experimentellen Aufbau mit dem Ziel, solch ein hybrides Quantensystem zu realisieren und dessen Perspektiven. Um ultra-kalte Atome und Supraleiter zu kombinieren, werden Laser gekühlte Atome magnetisch in einen 4 K Kryostaten transportiert. Obwohl dies den Aufbau ziemlich kompliziert macht, ergibt sich daraus die Möglichkeit, das magnetische Förderband und die kryogene Umgebung für zweitere Aspekte zu verwenden. Der magnetische Transport könntet verwendet werden, um atomare Wolken zu kombinieren und Eigenschaften von Supraleitern können mittels ultra-kalter Atome untersucht werden, was zu neuen Techniken um Atome zu fangen führt. Um starke Kopplung in dem angedachten hybriden Quantensystem zu erreichen, wurde der experimentelle Aufbau in seiner Stabilität verbessert und die notwendige Zeit für Instandhaltung drastisch reduziert. Weiters wurden die ersten supraleitenden Resonatoren entworfen und das Verdampfungskühlen, mit dem Ziel ein BEC zu erzeugen, stark verbessert.

Combining two distinct different things to create one more powerful hybrid system is a well known method. A hybrid quantum system of ultra cold atoms and superconductors, based on this method, has the advantage that the sub systems complement each other. This thesis reports on a complex experimental setup with the aim to realize such a hybrid quantum system and all the prospects it has. To combine ultra cold atoms and superconductors, laser cooled atoms are magnetically transported into a 4 K cryostat. This makes the setup rather complicated, while at the same time giving the opportunity to use the magnetic conveyor belt and the cryogenic environment as a feature. The magnetic transport might be employed to recombine atomic clouds and superconducting properties probed with cold atoms, lead to novel techniques to trap atoms. In order to realize strong coupling in the planned hybrid quantum system, the experimental setup was improved for stability and the time spent on maintenance was greatly reduced. The first superconducting resonators were designed and the evaporative cooling towards a BEC has been optimized.