近年来，作为量子力学与信息科学交叉的新的研究领域，量子信息和量子计算的研究获得了迅速而巨大的发展。其中，量子相干性成为量子信息研究的根本要求之一，相干性的损失(量子退相干)将会削弱量子计算的能力。目前，量子退相干已经成为量子计算运行的最大障碍，量子退相干问题的研究引起了广泛的关注。另一方面，为了运行量子计算，需要把多个量子比特相干集成在一起组成一个稳定的量子网络。在量子网络中，我们需要一个“媒质”作为数据总线来进行在多个量子比特之间转移量子信息的工作。最近，美国耶鲁大学研究小组的实验方案显示，量子传输线以其超过腔量子电动力学的优点，从而可能成为一个更好的数据总线。 在现实中，为了克服量子退相干带给量子计算的不良影响，我们应当从实验和理论上研究各种量子比特的相干特性。最近，在固体量子计算中，约瑟夫森结量子比特由于其良好的可规模化和集成化的特点显示出作为实用量子比特的巨大潜力。并且实验上已经实现了拉比振荡、两比特量子纠缠等。到目前为止，约瑟夫森结量子比特的退相干时间已经达到了5μs的量级。在这个领域，约瑟夫森结量子比特与量子传输线耦合的方案已经成为量子信息研究中的一个热点。 尽管基于约瑟夫森结的量子计算已经取得了很多的进展，但是在量子计算的可扩展性方面，相对较短的退相干时间仍然是比较大的问题，约瑟夫森结量子比特的退相干机制还不是很清楚。在约瑟夫森结中，背景电荷的涨落效应是一个确定的导致约瑟夫森结量子比特退相干的来源，但并不是唯一的来源。对于一个实际的电荷量子比特，门电压的涨落也可能引起量子比特的退相干。 现在，大多数的研究都只关心无耗散理想外场条件下的问题。假如把一个电荷量子比特放在非理想的量子传输线中，其量子相干性会发生怎样的演变?这就是本文的研究动机所在。本文中，我们采用准模的方法处理非理想的量子传输线中的量子化磁场，其中的量子化电磁模式可以分为两部分：共振单模和非共振多模。本文的研究表明，电荷量子比特引起的非线性耦合导致了量子化磁场中共振单模与非共振多模之间的有效相互作用，从而引起了共振单模的量子耗散，并进一步诱导了电荷量子比特退相干的发生。这就是本文提出的量子比特退相干的新机制。 本文的内容包括两大部分： (1)以理想的一维无损耗量子传输线为基础，在第三章和第四章中，研究了电荷量子比特的可控量子退相干和量子纠缠，演示了一个量子信息的动力学存储过程，并在第四章中实现了一个可控两比特量子逻辑门。 (2)以非理想的一维无损耗量子传输线为基础，在第五章中应用准模的方法描述量子传输线产生的量子化磁场，提出了一个由非线性耦合导致电荷量子比特退相干的新机制。