用于量子磁机械学的超导微环悬浮

超导体悬浮正成为量子技术中的重要基石，尤其在新兴的磁机械学领域。在大多数理论提案与实验中，悬浮体均采用球体等实体几何结构。本文证明，以超导环替代实体结构可带来两个重要优势：首先，作用于环上的力与实体对象预期所受之力相当，而超导体质量则大幅降低。这一降低进而提高了可实现的囚禁频率。其次，通过场中冷却 trapped 在环中的磁通为系统提供了额外的控制自由度。我们构建了一个通用理论框架，借此获得了悬浮于反亥姆霍兹四极场和偶极场中的超导环在零场与场中冷却两种情况下的解析公式。悬浮环的位置与囚禁频率被解析地表示为系统参数及冷却过程中所施加场的函数。与块体超导体中常见情形不同，此种理想化几何结构并不能保证横向与旋转稳定性。因此我们讨论了简单超导结构实现全自由度稳定所需的条件。