本论文对确定性量子克隆的实现进行研究，从确定性量子克隆的特点出发，研究设计可以实现多种量子克隆过程的多用途量子克隆机的方案。本论文先后提出几种多用途量子克隆机的实现方案，包括在单一系统中的多用途量子克隆机的实现，以及利用线性光学与腔量子电动力学组合系统实现的多用途量子克隆机的方案。本论文包含如下一些研究成果。　　 1、利用通用量子门实现多用途量子克隆机的方案。在研究过程中，本论文提出一种利用单量子比特逻辑门和两量子比特逻辑门实现多用途量子克隆机的方案。这一方案结合在单量子比特逻辑门和多量子比特逻辑门中设置一些可以控制量子克隆过程的参数，通过改变这些参数就能够实现多种确定性量子克隆，比如：最优对称与非对称1→2普适量子克隆、最优对称和非对称1→2相位协变量子克隆以及1→3经济性相位协变量子克隆。由于这一方案是采用通用量子逻辑门来设计实现量子克隆，所以这一实现过程既可以在单一系统中实现，也可以在多种系统组成的量子网络中实现。　　 2、利用超导量子干涉器件(SQUID)与腔的共振耦合相互作用来实现多用途量子克隆机的方案。三个超导干涉器件囚禁于量子腔中，可以控制三个超导干涉器件与腔模单独形成共振耦合相互作用。同时，由于超导量子干涉器件彼此相距较远，它们又可以单独与微波脉冲相耦合。利用超导干涉器件容易操作的特点，设计实现上述的多用途量子克隆机的方案。　　 3、利用超导量子干涉器件与腔的非共振耦合相互作用来实现多用途量子克隆机的方案。在本论文中，还设计了另一个利用超导干涉器件作为量子比特实现多用途量子克隆机的方案。仍然是三个超导干涉器件囚禁于腔中，每一个超导量子干涉器件都可以被一个或多个微波脉冲进行调节与操作，然后每一步控制两个超导量子干涉器件与腔相耦合，经过几步之后，就能够完成多用途量子克隆机的实现。同前述的多用途量子克隆机一样，此方案也可以根据不同的用途，调节参数实现普适量子克隆和相位协变量子克隆。　　 4、利用离子阱系统设计实现相位协变与实数态量子克隆的方案。实数态量子克隆是另一类相位协变量子克隆，它对应于输入态的相位是已知的，而振幅是未知的，此态对应于布洛赫球的子午线态，相对于普适量子克隆，实数态量子克隆和相位协变量子克隆都可以获取忠信度更好的量子拷贝。众所周知，离子阱系统也是实现量子信息处理的一个重要的物理系统。本论文中，考虑3个两能级的离子被束缚在一个线性离子阱中，设计了可以实现相位协变量子克隆和实数态量子克隆的实验方案。　　 5、组合线性光学元件与分离腔系统实现光子与原子量子比特之间的多用途量子克隆机的方案。利用腔量子电动力学在实现光子与囚禁原子之间的信息传递与交换中的特点，选择能够提供光子与原子强耦合相互作用的泄漏腔系统来完成量子通信网络的量子克隆设计。在这个设计中，光子由于适于远距离传输且不易与外界发生相互作用，所以被选为飞行的量子比特，这使量子信息在传输过程中不易发生畸变；同时以分布于量子计算网络各个节点的囚禁于单边泄漏腔中的原子为固定的量子比特，由于原子被囚禁于腔中，使得其与周围环境相隔绝，这也保证了其状态可以稳定较长的时间从而满足量子计算与量子通信的要求。设计中：考虑了这个量子克隆机设计的简易性与可操作性；并进一步实现了其通用性，即它既可以完成普适量子克隆机的要求，也能完成多种情况下的相位协变量子克隆机的要求。此外，在分离腔中还设计了另一个多用途量子克隆方案，这个量子克隆可以更加方便的实现从光子量子比特和原子量子比特上拷贝量子信息。并且通过调节参数可以实现上述的普适量子克隆、相位协变量子克隆以及经济性的相位协变量子克隆。　　 6、在分离腔中实现远程的隐形传态量子克隆机的方案。利用分离腔系统可以方便地实现远程操作的特点，本论文中设计了一个利用分离腔系统实现隐形传态量子克隆机的方案，此方案借助于线性光学系统与腔量子力学系统的组合，通过实现囚禁原子与飞行光子之间的量子纠缠态为条件，再对此光子与载有信息的囚禁原子或光子进行Bell态测量，最终实现隐形传态量子克隆。同时在此方案中，还可以根据载有量子信息的量子比特所处的量子态进行不同的隐形传态量子克隆，由于分离腔系统可以方便的实现远程量子逻辑操作，这为提高隐形传态量了克隆的成功概率提供了方便。　　 总体而言，在单一系统和线性光学与腔量子电动力学的组合系统中，本论文均探讨了多用途量子克隆机的实现方案，并且依据所用的系统讨论了量子克隆方案的实验可行性。