Eine der größten Herausforderungen in der Quanteninformationstheorie ist der Schutz von Quantensystemen vor Umgebungseinflüssen, die Dekohärenz und Dissipation verursachen. Eine mögliche Lösung ist Dynamische Entkopplung. Hierbei wird das zu schützende Quantensystem einer Serie von schnellen, lokalen Kontrolloperationen ausgesetzt, die bei korrekter Anwendung den Zustand des Systems im Zustandsraum so rotieren, dass sich die Umgebungseinflüsse im Mittel bis zu einer bestimmten Ordnung aufheben. Im ersten Teil dieser Dissertation werden die Grundlagen dynamischer Entkopplung erklärt und anschließend ein neues Verfahren für die Konstruktion von Entkopplungssequenzen auf Qudit-Netzwerken vorgestellt, deren Kontrolloperationen aus Tensorprodukten von Weyl-Operatoren bestehen. Dieses Verfahren ermöglicht auch Entkopplungssequenzen, die nicht dem reinen Schutz eines Quantensystems dienen, sondern bestehende Wechselwirkungen für den Zweck der Quantensimulation manipulieren können. Abschließend wird auf den Einfluss von imperfekten Kontrollen auf die Effizienz von Entkopplungsverfahren eingegangen und dabei insbesondere der Effekt von stochastischem Rauschen analysiert.

Der zweite Teil der Dissertation beschäftigt sich mit konkreten Anwendungsszenarien für dynamische Entkopplung. Zunächst wird die Zustandsübertragung auf einer linearen Qubit-Kette betrachtet, wobei Entkopplung verwendet wird, um den Transfer vor den Einflüssen eines Knicks in der Kette zu schützen. Anschließend wird gezeigt, wie die für die Zustandsübertragung notwendigen Wechselwirkungsstärken mittels Entkopplung konstruiert werden können. Dieses Resultat wird dann auch auf Ketten von Qudits verallgemeinert. Anschließend wird die Wechselwirkung eines gefangenen Atoms oder Ions in einer optischen Kavität mit einem Strahlungsfeld betrachtet und aufgezeigt, wie die Bewegung des Atoms in der Falle entkoppelt werden kann. Abschließend wird dynamische Entkopplung dazu verwendet, Sequenzen von Quantengattern auf einer stark wechselwirkenden Qubit-Kette zu implementieren. Hierbei wird insbesondere darauf eingegangen, wie trotz imperfekter Entkopplungspulse die Gatter mit hoher Qualität ausgeführt werden können.