In this thesis, we study open quantum spin systems from several perspectives. We propose the realization of a quantum interface between a traveling-wave light field and the nuclear spins in a quantum dot coupled to a cavity. Our scheme is robust against cavity decay and allows for high-fidelity write-in and read-out. We present a theoretical description of an experiment in which highly asymmetric dynamic nuclear spin pumping is observed in a self-assembled quantum dot. Moreover, we propose a scheme to realize a quantum spin system using ultracold atoms in an optical lattice in which both coherent interaction and dissipation can be engineered. We find that the steady state expectation values of different spin models exhibit discontinuous behaviour at degeneracy points of the Hamiltonian for weak dissipation. We moreover study spin models under the aspect of state preparation and spin chains with subwavelength interatomic distances.      «

In this thesis, we study open quantum spin systems from several perspectives. We propose the realization of a quantum interface between a traveling-wave light field and the nuclear spins in a quantum dot coupled to a cavity. Our scheme is robust against cavity decay and allows for high-fidelity write-in and read-out. We present a theoretical description of an experiment in which highly asymmetric dynamic nuclear spin pumping is observed in a self-assembled quantum dot. Moreover, we propose a sch...     »

Die vorliegende Arbeit behandelt dissipative Quanten Spin-Systeme unter verschiedenen Aspekten. Wir stellen ein theoretisches Konzept vor, welches die Realisierung einer Schnittstelle zwischen Licht und den Kernspins eines selbstorganisierten Quantenpunktes ermöglicht. Außerdem stellen wir die theoretische Beschreibung eines Experiments zur Kernspinpolarisation in einem Quantenpunkt vor. Darüber hinaus zeigen wir, wie eindimensionale Spinsysteme mit ultrakalten Atomen in optischen Gittern realisiert werden können und die Dissipation des Systems gezielt designt werden. Im Grenzfall schwacher Dissipation treten in derartigen Spin-Systemen Unstetigkeiten in den Erwartungswerten der stationären Zustände auf, die im Zusammenhang mit den Entartungspunkten des System-Hamiltonians stehen. Des Weiteren zeigen wir, dass sich bestimmte Spin-Modelle zur dissipativen Präparation von vollständig verschränkten Zuständen eignen.      «

Die vorliegende Arbeit behandelt dissipative Quanten Spin-Systeme unter verschiedenen Aspekten. Wir stellen ein theoretisches Konzept vor, welches die Realisierung einer Schnittstelle zwischen Licht und den Kernspins eines selbstorganisierten Quantenpunktes ermöglicht. Außerdem stellen wir die theoretische Beschreibung eines Experiments zur Kernspinpolarisation in einem Quantenpunkt vor. Darüber hinaus zeigen wir, wie eindimensionale Spinsysteme mit ultrakalten Atomen in optischen Gittern realis...     »