In this cumulative dissertation, I report on the results of my research on the characterization of quantum light using homodyne correlation measurements. My work focuses on the measurement-based certification of nonclassical effects of radiation fields by these techniques. I develop and characterize homodyne correlation measurements, as well as analyze experimental data, obtained from such detection schemes. Their benefits to access distinct features of single- and multimode light are demonstrated. Furthermore, I reveal novel aspects of so-called nonclassicality quasiprobabilities, which represent a quantum state in phase space through regular, measurable functions. In particular, these quantities are optimized with regard to the experimental certification of nonclassicality, and their usefulness to quantify nonclassicality and to uncover quantum non-Gaussianity is shown. Moreover, I propose an approach to access nonclassicality quasiprobabilities directly from homodyne correlation measurements. The results of my work provide diverse sensitive detection methods that contribute to a profound understanding of the quantum nature of light.
In dieser kumulativen Dissertation präsentiere ich meine Forschungsresultate zur Charakterisierung von Quantenlicht mittels homodynen Korrelationsmessungen. Das Hauptaugenmerk meiner Arbeit liegt dabei auf dem messbasierten Nachweis nichtklassischer Effekte des Lichts mittels solcher Methoden. Ich entwickle und charakterisiere homodyne Korrelationsmessschemen, und analysiere experimentelle Daten, welche mittels solcher Detektionsstrategien gewonnen wurden. Deren Nutzen zur Bestimmung unterschiedlicher Eigenschaften von ein- und mehrmodigem Licht wird dargelegt. Weiterhin decke ich neue Aspekte sogenannter Nichtklassizitäts-Quasiwahrscheinlichkeiten auf, welche einen Quantenzustand durch reguläre messbare Funktionen im Phasenraum darstellen. Diese Funktionen werden hinsichtlich des experimentellen Nachweises von Nichtklassizität optimiert und es wird dargelegt, dass sie zur Quantifizierung von Nichtklassizität und zum Nachweis von Quanten-nicht-Gaußizität geeignet sind. Darüber hinaus stelle ich Methoden vor, um aus homodynen Korrelationsmessungen direkt die Nichtklassizitäts-Quasiwahrscheinlichkeiten zu gewinnen. Die Ergebnisse meiner Arbeit stellen verschiedene sensitive Detektionsverfahren zur Verfügung, welche zu einem tiefgründigen Verständnis der Quantennatur des Lichts beitragen.