Dans cette thèse, nous démontrons la création et la caractérisation d'états intriqués dans un ensemble atomique à l'aide d'un résonateur optique de haute finesse. Notre dis- positif expérimental consiste en une cavité fibrée placée en dessous d'une puce à atomes. Les atomes sont tous piégés dans un seul ventre du piège dipolaire créé dans la cavité. Ainsi, ils sont également couplés au mode lumineux de la cavité. Nous présentons une méthode basée sur une mesure collective et non-destructive et une évolution conditionnelle qui sert à créer des états intriqués et symétriques puis à les analyser, avec la résolution d'une particule unique, en mesurant d'une manière directe leur fonction Husimi Q. En utilisant cette méthode, nous créons et caractérisons des états W contenant jusqu'à 41 atomes. Nous reconstituons la partie symétrique de la matrice densité à partir des données expérimentales de la fonction Husimi Q en utilisant différentes méthodes de reconstruction quantique et nous obtenons une fidélité de 0.42. Par ailleurs, nous avons établi un critère d'intrication qui consiste à comparer seulement deux populations de la matrice densité. Nous l'utilisons pour déterminer le degré d'intrication présent dans les états expérimentalement créés et nous trouvons que l'état de fidélité maximale contient au moins 13 particules intriquées. Pour finir, nous présentons des résultats préliminaires concernant des expériences de dénombrement d'atomes dans la cavité en régime de mesures non-destructives ainsi que des expériences de création d'états intriqués en se servant de la dynamique Zénon quantique. / In this thesis, we demonstrate the creation and characterization of multiparticle entangled states of neutral atoms with the help of a high finesse cavity. Our experimental setup consists of a fibre-based high finesse cavity above the surface of an atom chip. It allows us to prepare an ensemble of 87Rb atoms with well-defined atom number. The atoms are trapped in a single antinode of an intracavity standing wave dipole trap and are therefore all equally coupled to the cavity mode. We present a scheme based on a collective, quantum non-destructive (QND) measurement and conditional evolution to create symmetric entangled states and to analyze them at the single-particle level by directly measuring their Husimi Q function. We use this method to create and characterize W states of up to 41 atoms. From the tomography curve of the Q function, we reconstruct the symmetric part of the density matrix via different reconstruction techniques and obtain a fidelity of 0.42. Furthermore, we have devised an entanglement criterion which only relies on comparing two populations of the density matrix. We use it to infer the degree of multiparticle entanglement in our experimentally created states and find that the state with highest fidelity contains at least 13 entangled particles. In addition, we show preliminary results on experiments to count the atom number inside a cavity in the QND regime and to create entangled states via quantum Zeno dynamics.

We experimentally demonstrate time-frequency entangled photons with comb-like spectra via both bulk optical crystals and on-chip microring resonators and explore their characterization in both time and frequency domain using quantum state manipulation techniques. Our characterization of these quantum frequency combs involves the use of unbalanced Mach-Zehnder interferometers and electro-optic modulators for manipulation in time- and frequency-domain, respectively. By creating indistinguishable superposition states using these techniques, we are able to interfere states from various time- and frequency-bins, consequently proving time- and frequency-bin en-tanglement. Furthermore, our time-domain manipulations reveal pair-wise continuous time-energy entanglement that spans multiple frequency bins, while our utilization of electro-optic modulators to verify high-dimensional frequency-bin entanglement constitutes the proof of this phenomenon for a spontaneous four-wave mixing pro-cess. By doing so, we show the potential of these quantum frequency combs for high-dimensional quantum computing with frequency-encoded quantum states, as well as fully secure quantum communications via quantum key distribution by per-forming a nonlocal dispersion cancellation experiment. To show the potential of our entangled photons source for encoding quantum information in the frequency domain, we carry out a frequency-domain Hong-Ou-Mandel interference experiment by implementing a frequency beam splitter. Lastly, we use the high-dimensionality of our time-frequency entangled source in both time and frequency domain to implement deterministic high-dimensional controlled quantum gates, with the quantum information encoded in both the time and frequency degrees of freedom of a single photon. This novel demonstration of deterministic high-dimensional quantum gates paves the way for scalable optical quantum computation, as quantum circuits can be implemented with fewer resources and high success probability using this scheme.<div><br></div><div> </div>

In this thesis, we focus on the generation of entangled photon pair from III-V quantum dots. The achievements mainly consists of two aspects: one is the wavelength tunability of these entangled photon pairs, which is enabled by on-chip strain engineering; the other is the brightness enhancement with an optical-broadband antenna to boost the extraction of entangled photons from the material matrix where quantum dots are embedded in.

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[pt] A internet quântica atrai a atenção de muitos pesquisadores e empresas. O elemento essencial para realizá-la é o emaranhamento. A distribuição do emaranhamento permite a transmissão de qubits sem realmente enviá-los pelo canal quântico. Portanto, a fonte que produz esses estados emaranhados deve fazê-lo de forma confiável e com taxa competitiva à de comunicação clássica. Este trabalho apresenta uma ferramenta de simulação para a fonte de pares de fótons emaranhados mais comum, o EPPS baseado em SPDC. Além disso, usando filtros, emulamos o efeito do SPDC dentro de uma cavidade. Otimizando os parâmetros da fonte, obtivemos um ganho de 6dB na taxa de chaves secretas em comparação com um processo SPDC simples. / [en] The quantum internet has dragged the attention of many researchers and companies. The essential element to accomplish it is entanglement. Distributing entanglement allows the transmission of qubits without really sending them through the quantum channel. Therefore, the source that produces these entangled states shall do it reliably and with a competitive rate to classical communication. This work presents a simulation tool for the most common entangled photon pair source, the SPDC-based EPPS. Furthermore, using filters, we can emulate the effect of cavity-enhanced SPDC. Optimizing the parameters of the source, we achieved a 6dB gain on the Secret Key Rate compared to a simple SPDC process.

In a strongly correlated material the localized electrons, typically the electrons in the 3d-orbitals, become entangled with each other through the Coulomb interaction. However, these electrons also interact with more mobile (itinerant) electrons in the s- and p-orbitals. The latter process called screening as it effectively reduces the strength of the interaction between the 3d-electrons. A less studied and often neglected effect of the screening is that it also entangles the 3d-electrons with the itinerant electrons, which is equivalent to a leakage of quantum information from the 3delectrons to the environment. This process leads to decoherence since it causes the 3d-electrons to effectively lose some of their quantum mechanical properties. But what does this mean for our understanding of strongly correlated materials and can this decoherence effect be of such magnitude that neglecting it may qualitatively affect the calculated material properties? This is the question this report tries to answer, but for a minimal impurity model consisting of an atom and a few surrounding bath orbitals. / I korrelerade atomer kan lokaliserade elektroner, som elektroner i 3d orbitaler, bli kvantmekaniskt sammanflätade med varandra genom coulomb-växelverkan. Dessa elektroner kan även växelverka med mer mobila elektroner, som elektroner i s- och p-orbitaler. Denna process kallas för skärmning eftersom den effektivt sätt reducerar styrkan på repulsionen mellan elektronerna i 3d-orbitalerna. En mindre känd och ofta ignorerad effekt från skärmningen är att elektronerna i 3d-orbitalerna blir kvantmekaniskt sammanflätade med de mobila elektronerna på ett irreversibelt sätt. Detta är ekvivalent med att information om d-elektronernas position läcker ut till omgivningen. Denna informationsläcka kallas för dekoherens eftersom den ledertill att d-elektronerna förlorar en del av sina kvantmekaniska egenskaper. Frågan blir således vad dekoherens kan ha för betydelse för starkt korrelerade materials egenskaper. Kan denna effekt vara av sådan magnitud att det ger oss en helt felaktig bild om den negligeras? Detta är vad denna rapport syftar till att svara på.

Die Dissertation untersucht problematische Beziehungen zwischen Kolonialismus, Wissen und kuratorischen Praktiken, da diese sich auf Sammlungen beziehen, die in lokalen Museen im Nordosten Thailands mit dem ‚Sakralen‘ zu tun haben oder damit verbunden sind. Diese qualitative Forschung verwendet einen theoretischen Rahmen, der sich aus der postkolonialen Theorie, der Akteur-Netzwerk-Theorie und Mikhail Bakhtins chronotopischem und dialogischem Ansatz ableitet. Zwei Hauptargumente der Studie sind, lokale Museen als ‚Museumsverstrickungen‘ und ‚verstrickte Museen‘ zu sehen. Zunächst spricht diese Dissertation dagegen, diese lokalen Museen entweder als ‚nicht-professionelle‘ oder als‚ nicht-westliche‘ Museen zu betrachten. Stattdessen schlägt sie vor, sie als in den kolonialen Kontexten Südostasiens verortet zu verstehen und ihre Praktiken als Antworten auf, sowie Gesprächspartner im Dialog mit, vorherigen Museen zu sehen, die die gleichen Materialsammlungen sammeln und kuratieren und die vom Kolonialismus und Nationalismus beeinflusst wurden. Überdies schlägt diese Dissertation vor, diese lokalen Museen nicht ausschließlich als ‚indigene Museen‘ zu betrachten, sondern sie als ‚verstrickte Museen‘ zu betrachten, die das Ergebnis von Koexistenzen und Interaktionen verschiedener Arten von Wissen sind, die sich auf unterschiedliche Weise aus Religionen, Magie und Wissenschaft ergeben. Im Nordosten Thailands beinhaltet das Kuratieren heiliger Dinge – wie Buddha-Reliquien und religiöse Statuen - den Umgang mit erkenntnistheoretischen Unterschieden, die im Buddhismus, Hinduismus, Animismus, in der Magie und so weiter begründet sind. Diese Unterschiede führen zu vielfältigen dialogischen Praktiken, die sich dem Heiligen widmen, z.B. Verdienstabgabe, Opfergabe, Verehrung und Wünsche äußern. Diese Praktiken erscheinen manchmal neben wissenschaftlichen Museumspraktiken. / The thesis examines problematic relationships between colonialism, knowledge and curatorial practices as these relate to collections that are concerned, or linked, with ‘the sacred’ in local museums in Northeast Thailand. This qualitative research deploys a theoretical framework derived from post-colonial theory, actor-network theory and Mikhail Bakhtin’s chronotopic and dialogical approach. Two major arguments of the study are about seeing local museums as ‘museum entanglements’ and ‘entangled museums’. Firstly, this thesis argues against seeing these local museums as either ‘non-professional’ or ‘non-western’ museums. Instead, it proposes to understand them as situated in the colonial contexts of Southeast Asia, and to see their practices as responses to, and interlocutors in dialogue with, prior museums that collect and curate the same material collections, and that have been influenced by colonialism and nationalism. Secondly, instead of seeing these local museums exclusively as ‘indigenous museums’, this thesis proposes to see them as ‘entangled museums’ that are a result of co-existences and interactions of different kinds of knowledge, which diversely derive from religions, magic and science. In Northeast Thailand, curating sacred things – such as Buddha relics and religious statues, involves dealing with epistemic differences that are based in Buddhism, Hinduism, animism, magic, and so on. These differences lead to diverse dialogic practices dedicated to the sacred e.g. merit-making, offering, worshipping and making wishes. These practices sometimes appear alongside scientific museum practices.

Zu Beginn des 20. Jahrhundert bildete der aus zahlreichen Grenzgebieten bestehende und zwischen der Habsburgermonarchie, Serbien und Montenegro befindliche Sandžak die nördlichsten Teile der osmanischen Provinz Kosovo. Dessen multikonfessionelle und mehrsprachige Einwohner waren bis zu frühen 1920er Jahren den Regierungspraktiken von fünf Staaten unterworfen: dem Osmanischen Reich, Montenegro, Serbien, der Habsburgermonarchie und dem Königreich der Serben, Kroaten und Slowenen. Es gelang jedem dieser Staaten, die Einheimische für ihre eigenen militärischen Zwecke zu mobilisieren. Bislang hat sich die Geschichtsschreibung entweder auf eine imaginäre Gemeinschaft oder auf Regierungsstrukturen konzentriert. Die vorliegende Dissertation bietet einen umfassenderen und differenzierteren Ansatz, indem sie eine lokale Perspektive einnimmt und bei den Mobilmachungsbemühungen des Staates nach dem „Großen im Kleinen“ sucht. Die Studie zeigt, dass die militärischen Mobilisierungen ein Feld konstruierten, das er ermöglicht, verschiedene Staatsziele zu analysieren, einschließlich der Figurationen zwischen der herrschenden Eliten und den Einheimischen. Die Erzählung konzentriert sich auf staatliche Pläne, die die Mobilmachungen zu verschleiern versuchten, und auf die Lebenswelten der Einheimischen. Hierzu werden verschiedene Ebenen des Regimewechsels, die Vorstellungen von Loyalität, Sicherheit und Ungewissheit im Wandel untersucht. Die Dissertation befasst sich mit Praktiken der Abgrenzung und Verdinglichung auferlegter Kategorien, mit Strategien der herrschenden Eliten, mit Widerstandstaktiken der Einheimischen, mit der Position von Frauen und Kindern in diesem Kontext. Die militärischen Mobilmachungen des Staates zielen darauf ab, den Übergang von Grenzgebieten als Ort, an dem gesellschaftliche Gefüge verschwommen sind, zu angrenzendem Land, wo feste ethnonationale Hierarchien und die Verwaltung von Ressourcen – in staatlicher Hand etablieret sind, zu erleichtern. Die Studie zeigt, dass dies kein eindimensionaler Prozess war. / At the beginning of the 20th century, the Sandžak, a mental map that consisted of numerous borderlands, made up the northmost parts of the Ottoman province of Kosovo. By the early 1920s, its multi-confessional and multi-lingual inhabitants were subject to the governmental practices of the five polities: The Ottoman Empire, Montenegro, Serbia, the Habsburg Monarchy, and the Kingdom of Serbs, Croats, and Slovenes. Each of these states managed to mobilize the locals for their own military purposes (the Balkans Wars (1912/13) and World War I). The historiography has dealt namely with the broader setting, either by focusing on one imagined community or on governmental structures. The present study offers a more nuanced approach by attending to a local perspective and searching for the “big in the small” in the state’s mobilization efforts. The study contents that the military mobilizations constructed a field through which analyzing various states' goals, including figurations between the ruling elites and the locals of various forms of capital and gender, is feasible. The narrative is centered on the state’s hidden plans, which the mobilizations aptly veiled, and on the lifeworld of the locals by investigating various levels of regime change and the notions of loyalty, security, and uncertainty from Ottoman to SCS rule. The study deals with the practices of demarcation and/or reification of imposed categories; its strategies for achieving mobilization of the borderlands’ inhabitants; how the tactics of the latter, regardless of confession, were used to defy the governance policies; the position of women and children in this game; and all their local social networks. The state’s military mobilizations were aimed at facilitating the transition of borderlands, as a place where societal boundaries were blurred, to bordered land, where fixed ethno-national hierarchizations and the management of resource – in the hands of the state – were achieved. The dissertation shows that this transition was not a one-dimensional process.

Christ*innen, und damit Angehörige der evangelisch-lutherischen Kirche, singen. Diese banal anmutende Feststellung unterschlägt jedoch in gewissem Maße, dass dem nicht immer so war. Die in den ev.-luth. Landeskirchen verbreitete Praxis des Gemeindegesangs hat sich in den Westkirchen zu großen Teilen erst während des 16. Jahrhunderts etabliert – wohl auch deswegen wird die Reformation gerne als ‚Singbewegung‘ bezeichnet. Dass die Reformation in vielerlei Hinsicht Produkt einer profunden Veränderung von Mediennutzung war, ist nicht von der Hand zu weisen, doch ergibt sich aus dieser Feststellung die Notwendigkeit, eine mikrohistorische Überprüfung des Postulats eines folgenschweren Zusammenspiels von Musik als Kommunikationsmedium und der Reformation zu vollziehen. Welchen Einfluss hatte die Praxis gemeindegetragenen Liedgesangs auf die konfessionellen Aushandlungsprozesse des 16. Jh. auf der Ebene der populären Frömmigkeit? Dieser Fragestellung widmet sich meine Forschung mit dem Anspruch, unter Zuhilfenahme eines interdisziplinären Methodenspektrums einen religionsmusikologischen, mithin religionsästhetischen, eine mikrohistorische Untersuchung transregionaler religiöser Verflechtungen vorzunehmen. Als Beispiel hierfür dient die böhmische Bergstadt St. Joachimsthal in den frühen Jahren der lutherischen Reformation bis 1565, worin anhand sowohl anhand schriftlicher Quellen (bspw. Predigten) als auch Musikalien (Gesangbücher, Antiphonarien) die populäre Frömmigkeit einer frühneuzeitlichen Stadt in ihrer klanglichen und somit sinnlich-affektiven Medialität nachgezeichnet wird.