Eines der vielversprechenden physikalischen Systeme zur möglichen Realisierung von Quantencomputern sind Elektronenspins in Halbleiter-Quantenpunkten (QP). Hier wird die Quanteninformation im Spin einzelner, je in einem Quantenpunkt gefangener Elektronen gespeichert und verarbeitet. Dazu müssen die Spins von der Wechselwirkung mit anderen unkontrollierten Freiheitsgraden isoliert sein, sie koppeln aber z.B. stark mit den 10⁴ - 10⁶ Kernspins im QP und dephasieren und dekohärieren dadurch. Gegenstand dieser Arbeit ist die theoretische Untersuchung dieser Wechselwirkung, von Methoden zur Kontrolle und Reduktion der dadurch entstehenden Dekohärenz und zur aktiven Verwendung der Kernspins als Teil eines Quantenregisters. Wir schlagen Verfahren zur Präparation des Zustands der Kernspins durch Polarisation oder Messung vor, beschreiben sie mathematisch und untersuchen ihre Limitierungen und Wege, sie zu verbessern. Wir diskutieren, wie genau präparierte Kernspins selbst für die QIV nutzbar gemacht werden können, z.B als Quanten-Schnittstelle zu optisch realisierter Quanteninformation oder als Quantenspeicher. Der Polarisationsprozess selbst zeigt physikalisch interessante Effekte: Wir analysieren das transiente und stationäre Verhalten dissipativer Zentralspin-Systeme und zeigen, dass es kooperatives Verhalten (analog zur quantenoptischen Superradianz) und dissipative Phasenübergänge realisiert und diese mit Kernspins in Quantenpunkten beobachtet werden können.     «

Eines der vielversprechenden physikalischen Systeme zur möglichen Realisierung von Quantencomputern sind Elektronenspins in Halbleiter-Quantenpunkten (QP). Hier wird die Quanteninformation im Spin einzelner, je in einem Quantenpunkt gefangener Elektronen gespeichert und verarbeitet. Dazu müssen die Spins von der Wechselwirkung mit anderen unkontrollierten Freiheitsgraden isoliert sein, sie koppeln aber z.B. stark mit den 10⁴ - 10⁶ Kernspins im QP und dephasieren und dekohärieren dadurch. Gegenst...     »