Une approche numérique des supraconducteurs lévitants et son application à un cylindre supraconducteur dans un champ quadrupolaire

Les supraconducteurs lévitants magnétiquement dans l'état de Meissner peuvent être utilisés comme oscillateurs micro-mécaniques de grande masse, avec de hauts facteurs de qualité et de longs temps de cohérence. Dans des travaux précédents, des solutions analytiques pour la distribution du champ magnétique autour d'une sphère supraconductrice dans un champ quadrupolaire ont été trouvées et utilisées pour dériver les paramètres du piège, tandis que les géométries non sphériques n'ont été étudiées que dans quelques cas idéalisés. Cependant, des supraconducteurs de forme presque arbitraire peuvent être utilisés comme lévitants dans un piège magnétique et, comme les propriétés du piège dépendent fortement de la forme des supraconducteurs, cela permet d'accéder à un régime de paramètres plus large. Les modèles par éléments finis sont adaptés pour obtenir la distribution du champ autour de supraconducteurs de forme arbitraire dans des champs arbitraires, mais n'ont pas encore été largement utilisés dans le contexte des supraconducteurs lévitants. Ici, nous présentons un modèle numérique simple à cet effet et l'utilisons pour calculer la distribution du champ autour de supraconducteurs cylindriques dans un champ quadrupolaire et pour évaluer les paramètres du piège. Nous constatons que la forme cylindrique, comparée aux lévitants sphériques, permet des fréquences de piège et des forces de couplage considérablement plus élevées. Cela réduit à son tour les exigences en isolation contre les vibrations et facilite considérablement les exigences pour le refroidissement par rétroaction à l'état fondamental. Le modèle numérique est fourni comme matériel supplémentaire et peut facilement être adapté à diverses géométries et champs de piège.