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type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Kiffner, Martin
title: Coherence effects in vacuum-induced processes
title_de: Kohärenzeffekte in vakuum-induzierten Prozessen
ispublished: pub
subjects: ddc-530
divisions: i-851340
adv_faculty: af-13
keywords: quantum optics, quantum interference, spontaneous emission, collective effects, entanglement
cterms_swd: Quantenoptik
cterms_swd: Interferenz <Physik>
cterms_swd: Spontane Emission
abstract: Quantum interference and coherence effects in the interaction of atoms with the  quantized electromagnetic field are investigated theoretically. A general  master equation for the description of atom-field interactions is introduced.  The interplay of the concepts of complementarity and interference in the  time-energy domain are studied on the basis of the fluorescence light emitted  by a single laser-driven atom, where the coherence of spontaneous processes  gives rise to quantum interference in the spectrum of resonance fluorescence.  The vacuum-induced dipole-dipole interaction in pairs of multi-level atoms is  analyzed. It is shown that the interaction between orthogonal transition dipole  moments of different atoms does not only influence the system dynamics  crucially, but implies that the few-level approximation in general cannot be  applied to near-degenerate Zeeman sublevels of the atomic level scheme.  Potential applications of dipole-dipole interacting multi-level atoms for the  implementation of decoherence-free subspaces and the generation of entanglement  between atomic states are examined. The generation of an entangled state of the  radiation field with a macroscopic number of photons is discussed on the basis  of a single-atom laser. 
abstract_translated_text: Quanteninterferenzen und Kohärenzeffekte in der Wechselwirkung von Atomen mit  dem quantisierten elektromagnetischen Feld werden theoretisch untersucht. Eine  allgemeine Mastergleichung zur Beschreibung der Wechselwirkung von Atomen mit  dem Strahlungsfeld wird vorgestellt. Das Zusammenspiel von Komplementarität  und Interferenz in Bezug auf Energie und Zeit wird anhand des Fluoreszenzlichts  eines einzelnen, lasergetriebenen Atoms diskutiert. Hierbei führt die Kohärenz   der spontanen Prozesse zur Quanteninterferenz im Resonanzfluoreszenzspektrum.  Die vakuum-induzierte Dipol-Dipol Wechselwirkung wird in Systemen bestehend aus  zwei Mehrniveau-Atomen analysiert. Es wird gezeigt, dass die Wechselwirkung  zwischen orthogonalen Dipolmomenten verschiedener Atome nicht nur die  Systemdynamik entscheidend beeinflußt, sondern auch bewirkt, dass benachbarte,  nahezu entartete Zeeman-Unterzustände des atomaren Niveauschemas im Allgemeinen  nicht vernachlässigt werden können. Potentielle Anwendungen von Dipol-Dipol  wechselwirkenden Mehrniveau-Atomen für die Realisierung von dekohärenzfreien  Unterräumen und die Erzeugung von Verschränkung zwischen atomaren Zuständen  werden aufgezeigt. Die Erzeugung eines verschränkten Zustandes des  Strahlungsfeldes mit einer makroskopischen Zahl von Photonen wird anhand eines  Ein-Atom Lasers diskutiert.
abstract_translated_lang: ger
class_scheme: pacs
class_labels: 42.50.Dv, 03.67.Pp, 42.50.Fx, 42.50.Ct, 03.65.Ta
date: 2007
date_type: published
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id_number: 10.11588/heidok.00007386
ppn_swb: 537916695
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-opus-73868
date_accepted: 2007-05-16
advisor: HASH(0x561a628595a0)
language: eng
bibsort: KIFFNERMARCOHERENCEE2007
full_text_status: public
citation:   Kiffner, Martin  (2007) Coherence effects in vacuum-induced processes.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/7386/1/diss_kiffner.pdf