The first part of this work gives an introduction into aperiodic order in general and the lines of research pursued. The second part consists of eight manuscripts.

Das Thema dieser Arbeit ist die spektraltheoretische Untersuchung von zufälligen Operatoren, die zu einem minimal ergodischen bzw. strikt ergodischen Delone dynamischen System assoziiert sind. Es werden kontinuierliche sowie diskrete Modelle untersucht. Diese Modelle sind mathematische Modelle zur Beschreibung von Festkörpern, bei denen die Punkte der einzelnen, in einem Delone dynamischen System enthaltenen, Delone-Mengen die Atompositionen eines Festkörpers beschreiben. Delone-Mengen, die in einem minimal ergodischen Delone dynamischen System enthalten sind weisen eine sehr hohe Ordnungsstruktur auf, sind aber nicht notwendigerweise periodisch. Sie können daher zur Modellierung von Quasikristallen verwendet werden. In dieser Arbeit wird das Spektrum der assoziierten Operatoren im kontinuierlichen sowie im diskreten Fall untersucht.

Es wird Anderson-Lokalisierung und starke dynamische Lokalisierung für Quantengraphen mit Gitterstruktur mit Multiskalenanalyse bewiesen. Für eine weitere Klasse von Quantengraphen wird eine lineare Wegner-Abschätzung gezeigt, woraus die Lipschitz-Stetigkeit der integrierten Zustandsdichte folgt.

Es wird Anderson-Lokalisierung und starke dynamische Lokalisierung für Quantengraphen mit Gitterstruktur mit Multiskalenanalyse bewiesen. Für eine weitere Klasse von Quantengraphen wird eine lineare Wegner-Abschätzung gezeigt, woraus die Lipschitz-Stetigkeit der integrierten Zustandsdichte folgt.

We consider large and sparse eigenproblems where the spectrum exhibits special symmetries. Here we focus on Hamiltonian symmetry, that is, the spectrum is symmetric with respect to the real and imaginary axes. After briefly discussing quadratic eigenproblems with Hamiltonian spectra we review structured Krylov subspace methods to aprroximate parts of the spectrum of Hamiltonian operators. We will discuss the optimization of the free parameters in the resulting symplectic Lanczos process in order to minimize the conditioning of the (non-orthonormal) Lanczos basis. The effects of our findings are demonstrated for several numerical examples.

In this Dissertation thesis the spectral theory of Schrödinger operators modeling quasicrystals in dimension one ist investigated. We allow for a large class of measures as potentials covering also point interactions. The main results can be stated as follows: If the potential can be very well approximated by periodic potentials, then the correspondig Schrödinger operator does not have any eigenvalues. If the potential is aperiodic and satisfies a certain finite local complexity condition, the absolutely continuous spectrum is absent. We also prove Cantor spectra of zero Lebesgue measure for a large class of (a randomized version of) the operator.

This text is concerned with the Fredholm theory and stable approximation of bounded linear operators generated by a class of infinite matrices $(a_{ij})$ that are either banded or have certain decay properties as one goes away from the main diagonal. The operators are studied on $\ell^p$ spaces of functions $\Z^N\to X$, where $p\in[1,\infty]$, $N\in\N$ and $X$ is a complex Banach space. The latter means that our matrix entries $a_{ij}$ are indexed by multiindices $i,j\in\Z^N$ and that every $a_{ij}$ is itself a bounded linear operator on $X$. Our main focus lies on the case $p=\infty$, where new results are derived, and it is demonstrated in both general theory and concrete operator equations from mathematical physics how advantage can be taken of these new $p=\infty$ results in the general case $p\in[1,\infty]$.

M.Sc. (Applied Mathematics) / Entanglement is a quantum resource with applications in quantum communication as well as quantum computing amongst others. Since quantum entanglement is such an abstract concept numerous mathematical measures exist. Some of these have a purely theoretic purpose whereas others play a role in describing the magnitude of entanglement of a system. In quantum systems energy level crossing may occur. Energy levels in quantum systems tend to repel each other so when any type of degeneracy occurs where the energy levels coalesce or cross it is of interest to us. Two such points of degeneracy are exceptional and diabolic points. When these occur it is useful to investigate these points in specific systems and observe level crossing. In this thesis we mainly investigate the relationship between entanglement, energy level crossing and symmetry as well as the exceptional and diabolic points of specific systems. We are especially interested in systems described by spin and Fermi operators.

Das Thema dieser Arbeit ist die spektraltheoretische Untersuchung von zufälligen Operatoren, die zu einem minimal ergodischen bzw. strikt ergodischen Delone dynamischen System assoziiert sind. Es werden kontinuierliche sowie diskrete Modelle untersucht. Diese Modelle sind mathematische Modelle zur Beschreibung von Festkörpern, bei denen die Punkte der einzelnen, in einem Delone dynamischen System enthaltenen, Delone-Mengen die Atompositionen eines Festkörpers beschreiben. Delone-Mengen, die in einem minimal ergodischen Delone dynamischen System enthalten sind weisen eine sehr hohe Ordnungsstruktur auf, sind aber nicht notwendigerweise periodisch. Sie können daher zur Modellierung von Quasikristallen verwendet werden. In dieser Arbeit wird das Spektrum der assoziierten Operatoren im kontinuierlichen sowie im diskreten Fall untersucht.

Es wird Anderson-Lokalisierung und starke dynamische Lokalisierung für Quantengraphen mit Gitterstruktur mit Multiskalenanalyse bewiesen. Für eine weitere Klasse von Quantengraphen wird eine lineare Wegner-Abschätzung gezeigt, woraus die Lipschitz-Stetigkeit der integrierten Zustandsdichte folgt.