量子纠缠态是量子信息技术的核心资源,在量子通信领域扮演着十分重要的角色。量子纠缠应用在很多前沿领域,例如量子隐形传态,量子密钥分发,量子安全直接通信以及其他一些领域,因此量子纠缠态的制备一直是量子信息领域中的首要问题。纠缠分很多类型,在两粒子系统中,有一种纠缠模型叫贝尔态。在三粒子系统中,有两种纠缠模型,分别是GHZ态和W态。对于多粒子系统,则有多粒子GHZ态,多粒子W态,Dick态,Cluster态以及其他一些纠缠态。除了上面提到的这些,还有另一种纠缠类型,我们称为逻辑比特纠缠。所谓逻辑比特纠缠,也就是将多个物理比特编码成一个逻辑比特,这在量子计算中常被用来纠错编码。级联Greenberger-Horne-Zeilinger(C-GHZ)态是一种新型的逻辑比特纠缠态,在量子分布式网络、量子容错计算中有着很大的应用前景,因此对C-GHZ态的制备研究非常重要。本文的主要工作在于提出了基于非线性克尔(cross-Kerr)介质C-GHZ态的纠缠制备方案。我们首先从最简单形式的C-GHZ态进行制备,然后将该方案推广到任意粒子数的C-GHZ态的制备中。而且,我们方案的成功概率理论上可达到100%。此外,我们还提出了基于超纠缠贝尔态的三方量子安全直接通信方案,利用贝尔态的偏振和路径两个自由度,分别对其进行独立编码。该方案不仅扩大了信道容量,实现了三方信息安全共享,而且通信中的其中一方发送给另外两方的信息可以是独立不同的。