原子のスピン自由度を利用して作成された多成分冷却原子気体が光格子中で示す新奇な量子物性を理論と実験の両面から探索した。理論的成果として、多成分系においては超流動のクーパーペア対称性や動的不安定性が成分間に働く相互作用の微妙なバランスによって著しく変化し、多様な物性の起源になっていることを解明した。一方、実験では、超伝導アトムチップ上で擬1次元的な高密度なボース凝縮体を作成し、強い量子揺らぎによって系の運動量分布が不安定になる現象を観測した。また、アトムチップ上で原子のスピン状態を制御する技術を確立し、多成分ボース凝縮体を実現した。