In this thesis, we present new tools for the study of quantum systems and propose several novel schemes for practical applications in quantum information science. We explore two main topics, engineered dissipation and light-matter quantum interfaces, and investigate both with a focus on collective effects that arise if a large number of particles interact coherently with an optical quantum field. To this end, we study atomic vapor at room temperature interacting with light. We also consider ultracold atoms in optical lattices, Bose-Einstein condensates and single atoms in optical cavities for the implementation of the ideas and schemes put forward here.     «

In this thesis, we present new tools for the study of quantum systems and propose several novel schemes for practical applications in quantum information science. We explore two main topics, engineered dissipation and light-matter quantum interfaces, and investigate both with a focus on collective effects that arise if a large number of particles interact coherently with an optical quantum field. To this end, we study atomic vapor at room temperature interacting with light. We also consider ultr...     »

In dieser Doktorarbeit stellen wir neuartige Untersuchungsmethoden für quantenmechanische Systeme sowie verschiedene Protokolle für praktische Anwendungen in der Quanteninformationswissenschaft vor. Wir untersuchen hier hauptsächlich zwei Themengebiete - die gezielte Manipulation von Dissipation und Quantenschnittstellen zwischen Licht und Materie. Kollektive Effekte, die auftreten, wenn eine große Anzahl von Teilchen kohärent mit einem optischen Quantenfeld wechselwirkt, bilden einen besonderen Schwerpunkt. Wir betrachten dabei insbesondere die Wechselwirkung von atomaren Wolken bei Raumtemperatur mit Licht. Als weitere Möglichkeit für die Implementierung der Protokolle, die hier diskutiert werden, betrachten wir Ensembles ultrakalter Atome in optischen Gittern, Bose-Einstein Kondensate und einzelne Atome in optischen Kavitäten.     «

In dieser Doktorarbeit stellen wir neuartige Untersuchungsmethoden für quantenmechanische Systeme sowie verschiedene Protokolle für praktische Anwendungen in der Quanteninformationswissenschaft vor. Wir untersuchen hier hauptsächlich zwei Themengebiete - die gezielte Manipulation von Dissipation und Quantenschnittstellen zwischen Licht und Materie. Kollektive Effekte, die auftreten, wenn eine große Anzahl von Teilchen kohärent mit einem optischen Quantenfeld wechselwirkt, bilden einen besondere...     »