量子力学在信息科学中的应用,产生了量子信息学这一重要的新兴交叉学科。近二十年来,在这个新兴领域的理论研究和实验探索都取得了辉煌成就,并且该学科已经成为当前国际前沿热点课题之一。量子信息技术可以解决许多经典信息技术所不能完成的信息处理功能。近年来离子阱技术已经被广泛应用于量子信息研究领域的各个方面,尤其为量子计算和量子通信等一些应用前景的理论研究提供了实验支持。文中主要介绍了囚禁离子系统和Platzman等人提出的漂浮在液氦表面的电子系统,两种系统在量子信息处理中都受到很大的关注。在量子计算的实施过程中起根基作用的是实现量子态的制备和通用量子逻辑门操作。纠缠态的制备和操作是量子信息应用中最基本的问题,可以说如果没有量子纠缠现象,就不会有现在的量子信息。量子计算和量子信息处理过程都可以用一些由量子逻辑门组合而成的网络来构造,从而可以实现对量子态的操控和演化。本文主要研究运用囚禁离子系统和囚禁电子系统,制备量子纠缠态和量子相位门。全文的主要内容分为六章:　　 第一章简要的介绍了囚禁离子系统的相关理论,以及与激光场的相互作用,为第四章的工作奠定了理论基础。　　 第二章简要的介绍了囚禁电子系统的相关知识,以及与激光场的相互作用为第五章的工作奠定了理论基础。　　 第三章介绍了量子信息中的基本的概念,诸如量子逻辑门,纠缠态,为第四和第五章节的工作做了铺垫。　　 第四章介绍了基于囚禁离子系统的四离子最大纠缠态的制备。在囚禁离子与驻波光场相互作用的系统中,通过调节激光的相位,使离子的外部振动模式和离子的载频激发可以被消除。在这个方案中,离子的演化对声子态不敏感,从消相干的角度来说,这是很重要的。　　 第五章我们提出一个利用囚禁在液氦表面的电子实现控制相位门的方案,在此过程中,电子被经典光场和振动磁场所驱动,用电子的振动态作“qubus”,可以实现电子不同自由度的耦合。　　 第六章对本文的工作进行了简要总结,同时也对这一领域未来的的发展做了展望。