量子信息是通过量子物理体系来存储和处理的信息。相较于经典信息,量子信息有着资源开销少、存储容量大、处理速度快、传输过程安全等独一无二的优点,因而一直被广泛关注。在过去十多年里,量子信息科学技术取得了重大进展,已逐渐从理论走向实验,并向实用化方向发展。在量子信息处理的研究工作中,寻找合适的信息载体,构造稳定的处理体系,实现不同体系间的耦合与兼容都是需要重点考虑的内容。在本论文里,我们尝试使用杂化量子体系来设计量子信息处理方案,以确保其良好的兼容性和可扩展性。我们系统地研究了由固态自旋和机械振子组成的固态杂化量子体系的基本模型与处理方法。基于该杂化量子体系,我们提出了两个量子纠缠制备与量子逻辑门实现的理论方案:基于热声子的远距离固态电子自旋纠缠制备以及量子纠缠逻辑门;利用机械振子实现可扩展的原子核自旋纠缠制备以及量子纠缠逻辑门。在这些工作中,我们的主要结果与创新点可归纳为:（1）我们提出的机械振子-固态自旋耦合体系具备良好的可扩展性。通过微波驱动的方式,我们的方案可以选择性的在两个远距离的固态自旋间建立有效耦合,而其余的固态自旋之间则是解耦的,从而不会相互影响,保证了我们所设计的方案的可扩展性。通过采用无退相干子空间编码方法,我们的方案可以将机械振子的热效应降低到四阶,从而不需要将机械振子冷却到基态便可有效的诱导自旋-自旋相互作用,放宽了实验上对机械振子的冷却要求。在此基础上,我们进一步提出了实现远距离固态自旋的量子纠缠逻辑门的方法,并对量子退相干影响进行了详细的分析。（2）我们提出了机械振子和金刚石中的氮-空位中心电子自旋、原子核自旋耦合的杂化量子体系,通过机械振子诱导电子自旋间的耦合、电子自旋诱导核自旋间的耦合,该体系可以实现核自旋间的有效耦合。在此基础上,我们提出了原子核自旋间的量子纠缠逻辑门方案,该方案具备可实现远距离耦合和可扩展性这两大特点。进一步的,我们利用核自旋间的有效相互作用构建了伊辛模型,提出了核自旋间的多体量子纠缠态-图态的制备方案,并对量子退相干影响进行了详细的分析。