@misc{Haakh2009,
  type      = {Master Thesis},
  author    = {Haakh, Harald Richard},
  title     = {Cavity QED with superconductors and its application to the Casimir effect},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-32564},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2009},
  abstract  = {Diese Diplomarbeit untersucht den Casimir-Effekt zwischen normal- und supraleitenden Platten {\"u}ber einen weiten Temperaturbereich, sowie die Casimir-Polder-Wechselwirkung zwischen einem Atom und einer solchen Oberfl{\"a}che. Hierzu wurden vorwiegend numerische und asymptotische Rechnungen durchgef{\"u}hrt. Die optischen Eigenschaften der Oberfl{\"a}chen werden dann aus dielektrischen Funktionen oder optischen Leitf{\"a}higkeiten erhalten. Wichtige Modellen werden vorgestellt und insbesondere im Hinblick auf ihre analytischen und kausalen Eigenschaften untersucht. Es wird vorgestellt, wie sich die Casimir-Energie zwischen zwei normalleitenden Platten berechnen l{\"a}sst. Fr{\"u}here Arbeiten {\"u}ber den in allen metallischen Kavit{\"a}ten vorhandenen Beitrag von Oberfl{\"a}chenplasmonen zur Casimir-Wechselwirkung wurden zum ersten mal auf endliche Temperaturen erweitert. F{\"u}r Supraleiter wird eine analytische Fortsetzung der BCS-Leitf{\"a}higkeiten zu rein imagin{\"a}ren Frequenzen, sowohl innerhalb wie außerhalb des schmutzigen Grenzfalles verschwindender mittlerer freier Wegl{\"a}nge vorgestellt. Es wird gezeigt, dass die aus dieser neuen Beschreibung erhaltene freie Casimir-Energie in bestimmten Bereichen der Materialparameter hervorragend mit der im Rahmen des Zwei-Fluid-Modells f{\"u}r den Supraleiter berechneten {\"u}bereinstimmt. Die Casimir-Entropie einer supraleitenden Kavit{\"a}t erf{\"u}llt den Nernstschen W{\"a}rmesatz und weist einen charakteristischen Sprung beim Erreichen des supraleitenden Phasen{\"u}bergangs auf. Diese Effekte treten ebenfalls in der magnetischen Casimir-Polder-Wechselwirkung eines Atoms mit einer supraleitenden Oberfl{\"a}che auf. Es wird ferner gezeigt, dass die magnetische Dipol-Wechselwirkung eines Atomes mit einem Metall sehr stark von den dissipativen Eigenschaften und insbesondere von den Oberfl{\"a}chenstr{\"o}men abh{\"a}ngt. Dies f{\"u}hrt zu einer starken Unterdr{\"u}ckung der magnetischen Casimir-Polder-Energie bei endlichen Temperaturen und Abst{\"a}nden oberhalb der thermischen Wellenl{\"a}nge. Die Casimir-Polder-Entropie verletzt in einigen Modellen den Nernstschen W{\"a}rmesatz.{\"A}hnliche Effekte werden f{\"u}r den Casimir-Effekt zwischen Platten kontrovers diskutiert. In den entsprechenden elektrischen Dipol-Wechselwirkungen tritt keiner dieser Effekte auf. Die Ergebnisse dieser Arbeit legen nahe, das bekannte Plasma-Modells als Grenzfall eines Supraleiters bei niedrigen Temperaturen (bekannt als London-Theorie) zu betrachten, statt als Beschreibung eines normales Metalles. Supraleiter bieten die M{\"o}glichkeit, die Dissipation der Oberfl{\"a}chenstr{\"o}me in hohem Maße zu steuern. Dies k{\"o}nnte einen experimentellen Zugang zu den optischen Eigenschaften von Metallen bei niedrigen Frequenzen erlauben, die eng mit dem thermischen Casimir-Effekt verkn{\"u}pft sind. Anders als in entsprechenden Mikrowellen-Experimenten sind hierbei die Energien und Impulse unabh{\"a}ngige Gr{\"o}ßen. Die Messung der Oberfl{\"a}chenwechselwirkung zwischen Atomen und Supraleitern ist mit den heute verf{\"u}gbaren Atomfallen auf Mikrochips m{\"o}glich und der magnetische Anteil der Wechselwirkung sollte spektroskopischen Techniken zug{\"a}nglich sein},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Zhang2008,
  author    = {Zhang, Bo},
  title     = {Magnetic fields near microstructured surfaces : application to atom chips},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-28984},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2008},
  abstract  = {Microfabricated solid-state surfaces, also called atom chip', have become a well-established technique to trap and manipulate atoms. This has simplified applications in atom interferometry, quantum information processing, and studies of many-body systems. Magnetic trapping potentials with arbitrary geommetries are generated with atom chip by miniaturized current-carrying conductors integrated on a solid substrate. Atoms can be trapped and cooled to microKelvin and even nanoKelvin temperatures in such microchip trap. However, cold atoms can be significantly perturbed by the chip surface, typically held at room temperature. The magnetic field fluctuations generated by thermal currents in the chip elements may induce spin flips of atoms and result in loss, heating and decoherence. In this thesis, we extend previous work on spin flip rates induced by magnetic noise and consider the more complex geometries that are typically encountered in atom chips: layered structures and metallic wires of finite cross-section. We also discuss a few aspects of atom chips traps built with superconducting structures that have been suggested as a means to suppress magnetic field fluctuations. The thesis describes calculations of spin flip rates based on magnetic Green functions that are computed analytically and numerically. For a chip with a top metallic layer, the magnetic noise depends essentially on the thickness of that layer, as long as the layers below have a much smaller conductivity. Based on this result, scaling laws for loss rates above a thin metallic layer are derived. A good agreement with experiments is obtained in the regime where the atom-surface distance is comparable to the skin depth of metal. Since in the experiments, metallic layers are always etched to separate wires carrying different currents, the impact of the finite lateral wire size on the magnetic noise has been taken into account. The local spectrum of the magnetic field near a metallic microstructure has been investigated numerically with the help of boundary integral equations. The magnetic noise significantly depends on polarizations above flat wires with finite lateral width, in stark contrast to an infinitely wide wire. Correlations between multiple wires are also taken into account. In the last part, superconducting atom chips are considered. Magnetic traps generated by superconducting wires in the Meissner state and the mixed state are studied analytically by a conformal mapping method and also numerically. The properties of the traps created by superconducting wires are investigated and compared to normal conducting wires: they behave qualitatively quite similar and open a route to further trap miniaturization, due to the advantage of low magnetic noise. We discuss critical currents and fields for several geometries.},
  language  = {en}
}