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Original title:
Entanglement Distribution in Quantum Networks 
Translated title:
Verschränkungsverteilung in Quantennetzwerken 
Year:
2010 
Document type:
Dissertation 
Institution:
Fakultät für Physik 
Advisor:
Cirac, Ignacio (Prof., Ph.D.) 
Referee:
Vogl, Peter (Prof. Dr.) 
Language:
en 
Subject group:
PHY Physik 
Keywords:
Entanglement, Networks, Quantum Communication, Quantum Information 
Translated keywords:
Verschränkung, Netzwerke, Quantenkommunikation, Quanteninformation 
Controlled terms:
Quantenmechanisches System; Zusammengesetztes System; Verschränkter Zustand; Räumliche Verteilung 
TUM classification:
PHY 022d 
Abstract:
This Thesis contributes to the theory of entanglement distribution in quantum networks in general, analyzing the generation of long-distance entanglement in particular. We consider that neighboring stations share one partially entangled pair of qubits, which emphasizes the difficulty of creating remote entanglement in realistic settings. The task is then to design local quantum operations at the stations, such that the entanglement present in the links of the whole network gets concentrated between few parties only, regardless of their spatial arrangement. We study pure-state and mixed-state quantum lattices, showing that useful quantum correlations can be created over a large distance by using percolation strategies and syndrome-based error correction, respectively. We also propose a model of quantum complex networks, which have a very rich topology and exhibit some totally unexpected properties. 
Translated abstract:
Diese Doktorarbeit liefert Beiträge zur Theorie der Verschränkungsverteilung in Quantennetzwerken und analysiert im Besonderen die Erzeugung von Verschränkung über große Entfernungen hinweg. Wir betrachten den Fall, dass benachbarte Stationen gemeinsam über ein teilweise verschränktes Paar von Quantenbits verfügen, und unterstreichen damit die Schwierigkeit, entfernte Verschränkung in realistischen Szenarien zu erzeugen. Die Aufgabe besteht nun darin, lokale Quantenoperationen in den Stationen so zu finden, dass die Verschränkung, die in den Verbindungen des gesamten Netzwerkes vorhanden ist, sich zwischen wenigen Parteien konzentriert. Wir zeigen, dass Perkolation und syndrombasierende Fehlerkorrektur in zweidimensionalen Netzwerken Verschränkungen über große Distanz ermöglichen. Außerdem stellen wir ein Modell für komplexe Quantennetzwerke vor. Diese sind von reichhaltiger Topologie und weisen neuartige Eigenschaften auf. 
Oral examination:
23.04.2010 
Pages:
144 
Last change:
04.05.2012