Promotionsvortrag von Andreas Fischer

Wir untersuchen die Spindynamik in einem Ensemble einfach geladener Halbleiterquantenpunkten. Aufgrund der starken Lokalisierung des Ladungsträgers wird die Dekohärenz des Elektronenspins vorwiegend durch die Hyperfeinwechselwirkung mit den umliegenden Kernspins bestimmt. Pump-Probe Experimente mit zwei verschiedenen Laserspektren zeigen, dass eine kohärente langreichweitige Wechselwirkung zwischen den Elektronenspins verschiedener Quantenpunkte existiert. In dieser Arbeit entwickeln wir einen semiklassischen Ansatz basierend auf kohärenten Spinzuständen, der die effiziente Simulation vieler wechselwirkender Spins im Quantenpunktensemble ermöglicht und die quantenmechanischen Eigenschaften der einzelnen Spins erhält. Wir erweitern den semiklassischen Ansatz für offene Quantensysteme unter Verwendung von Quantensprüngen. Mit Hilfe des erweiterten Ansatzes betrachten wir die kohärente Manipulation des Quantenpunktensembles mittels verschiedener optischer Pulsfolgen bestehend aus Laserpulsen mit maßgeschneiderten Spektren. Des weiteren untersuchen wir Kreuzorrelationsspektren zweiter und vierter Ordnung, die ergänzende Informationen über die Spinwechselwirkungen liefern. Schließlich betrachten wir die gekoppelte Dynamik des Elektronenspins und der Kernspins bei tiefen Temperaturen und untersuchen die resultierende Formation eines nuklearen Spinpolaronzustandes.