Dekohärenz gekoppelter Spin- und Qubit-Systeme

Abstract

In dieser Arbeit wird die Dynamik gekoppelter Spin- bzw. Qubit-Systeme, die wiederum an ein Bad koppeln, mit verschiedenen Methoden untersucht. Gekoppelte Spin-Systeme sind für Anwendungen wie z.B. Quantencomputing von großem Interesse. Unlängst wurde ein Quantencomputer mit sieben Qubits realisiert. Die Hoffnung besteht, daß sich in nächster Zeit auch größere Quantencomputer realisieren lassen. Ein großer Teil der angedachten Operationen, die ein Quantencomputer ausführen muß, sind 2-Qubit-Operationen. Hier spielt Dekohärenz eine wichtige Rolle, denn das System soll möglichst lang kontrollierbar sein, seine Kohärenzzeiten sollen lang sein. Mit den analytischen und numerischen Methoden, die hier verwendet werden, kann die Dynamik gekoppelter Qubit-Systeme in allen Parameterbereichen berechnet werden. Es werden die Einflüsse sowohl von Boson-Bädern als auch von Spin-Bädern betrachtet.

The dynamics of coupled spin- and qubit-systems, which are coupled to a bath, is calculated using several methods. Coupled spin-systems are of interest for applications like quantum-computing. A quantum-computer with seven qubits has been realized recently. There is hope, that the implementation of bigger quantum-computers is feasible. Many of the operations a quantum-computer has to deal with are two-bit-operations. Decoherence is a big problem, the system should be controllable for a long time, the decoherence-time should be long. With the analytical and numerical methods used here, the dynamics of coupled qubit-systems can be calculated in the whole parameter-regime. The influences of a boson-bath and a spin-bath are considered.