Verteilte Verschränkung ist eine wichtige und exklusive Ressource für viele Quantenkommu- nikationsprotokolle. Entfernte Parteien können mit lokalen Operationen und klassischer Kom- munikation alleine keine geteilte Verschränkung erzeugen, sondern Teile von verschränkten Quantenzuständen müssen über Quantenkanäle gesendet werden. Aufgrund der unvermeid- lichen Interaktion mit der Umgebung während der Übertragung wird die Verschränkung je- doch verschlechtert und damit die Sicherheit der Quantenkommunikation beeinträchtigt. Eine Strategie zur Wiederherstellung der Qualität der Verschränkung zwischen zwei Parteien ist die Verschränkungsdestillation. Mit gemeinsamen, aber lokalen Operationen und klassischer Kommunikation kann die Verschränkung eines Ensembles von Quantenzuständen auf Kosten der Anzahl der Zustände verbessert werden. In dieser Arbeit wird die Verschränkungsdestillation von Photonenpaaren, die sowohl im Energie-Zeit-Freiheitsgrad als auch im Polarisationsfreiheitsgrad unabhängig voneinander ver- schränkt sind, in einem Machbarkeitsexperiment unter ausschließlicher Verwendung passiver linearer Optiken demonstriert. Dies ist die erste photonische Implementierung, die strikt dem ursprünglichen Versuchvorschlag folgt, wobei ein polarisierender Strahlteiler effizient als kon- trolliertes NOT-Gate zwischen den beiden verwendeten Freiheitsgrade fungiert. Außerdem wird durch den Einsatz von Hyperverschränkung die Erfolgswahrscheinlichkeit pro gesende- tem Photonenpaar im Vergleich zum ursprünglichen Vorschlag verdoppelt. Es wird gezeigt, dass verschiedene Beiträge unterschiedlicher Störungsmodelle unabhängig voneinander in die beiden Freiheitsgrade eingebracht werden können. Die hohen Anforderungen der interferome- trischen Stabilität werden erfüllt und so wird ein Ensemble mit einem Bit-Flip Fehler in dem Polarisations Freiheitsgrad und einem Bit- und Bit-Phasen-Flip Fehler in dem Energie-Zeit Freiheitsgrad erfolgreich destilliert. Die Ergebnisse sind konsistent mit den Vorhersagen des entwickelten theoretischen Modells. Da die Verschränkungsdestillation einer der Bausteine eines sogenannten Quanten-Repeaters ist, sind die Ergebnisse dieser Arbeit von großer Bedeutung für die Verteilung von Ver- schränkung über große Distanzen und ein zukünftiges Quanten-World-Wide-Web, das Quan- tencomputer untereinander vernetzt.

Distributed entanglement is a vital and exclusive resource for many quantum communication protocols. Since remote parties cannot create shared entanglement using local operations and classical communication (LOCC) alone, parts of entangled quantum states must be sent via quantum channels. However, due to inevitable interaction with the environment during transmission, the entanglement is degraded and thus the security of quantum communication is compromised. One strategy to restore the quality of entanglement between two parties is entanglement distillation. By LOCC the entanglement of an ensemble of quantum states can be enhanced at the cost of the number of states. In this thesis, entanglement distillation of photon pairs entangled in both, the energy-time degree of freedom (DOF) and the polarisation DOF independently, is demonstrated in a proof of principle experiment using passive linear optics only. This is the first photonic implemen- tation that strictly follows the original proposal, with a polarising beam splitter efficiently acting as deterministic controlled NOT gate between the two employed DOF. Moreover, by employing hyperentanglement, the probability of success per photon pair sent is doubled com- pared to the original proposal. It is demonstrated, that various contributions of distinct noise models can be introduced independently in the two DOF. The high demands of interferometric stability are met and so an ensemble with a bit flip error in the polarisation DOF and a bit and bit-phase flip error in the energy-time DOF is successfully distilled. The results are consistent with the predictions of the developed theoretical model. Because entanglement distillation is one of the building blocks of a quantum repeater, the results of this work are of great importance for the distribution of entanglement over long distances and a future quantum world wide web connecting quantum computers.