量子信息处理利用量子力学规律表示和操作信息，由于量子力学的奇妙性特点，在某些问题上其能力大大超过了经典信息处理方式。在量子信息的范畴里，人们找到了几个重要问题的有效算法，而在经典信息处理范畴中这些问题是不可能用有效算法解决的。因而它激发了研究者对此研究领域的极大兴趣。在本论文中，我们主要讨论了一种不基于量子逻辑网络的量子信息处理方案——自由演化模型方案。 自由演化模型的特点很鲜明：优点是在处理过程中，无需对系统做任何含时的调控(除了某些情况下做单比特测量之外)，这样系统能够很好的独立于外界，而且对于那些实验上很难调控内部相互作用大小的系统，这种方案无疑更为容易实现；缺点是需要针对具体的任务来设计系统的具体属性，包括系统的构型，作用于其上的哈密顿量和初态等，从而影响了它的通用性。 我们讨论了如何利用自由演化模型实现几项比较重要的量子信息处理任务，即量子态传输、量子态克隆等。在量子态传输一节里介绍了如何利用具有镜像对称性的自旋网络来实现精确态传输。而在量子态克隆这节里，我们利用星形自旋网络实现了最佳的1→M相位协变克隆(PCC)和普适克隆。另外，我们也讨论了利用自旋网络制备所需态的方法。