本论文主要研究了如何对金刚石中NV中心自旋进行有效的量子调控及操控过程中几何相位的变化。首先,我简单介绍了量子信息的发展史,量子计算的基本要素量子比特和量子逻辑门,然后又列举了现今可用来实现量子计算的若干方法,最后引出了我们论文主要的研究对象NV中心自旋,并且简要回顾了NV中心自旋调控的研究历史。一般地,在S_z表象下,可以把二能级系统写成一个简单的2×2矩阵。但是也可以采用逆向思维,即考虑若想实现目标态,到底需要何种脉冲才能实现。这样的思考方式非常适合处理量子调控的相关问题,最后精确求解得到时间演化算符,它是这一问题的核心。这些方法构造得到的脉冲不但局域性好,而且能够保证逻辑门操作具有很高的保真度。在本论文中,我们精确求解了单个NV中心自旋在一类特殊的含时磁场中,如何演化的过程。至关重要的一点,便是引入了对称态(?)和反对称态(?),进而把一个看似复杂的三能级问题,化成了一个二能级问题。然后基于二能级精确解的办法,经过幺正变换,可以精确求解得到三能级系统的时间演化算符。通过该算符,我们可以很容易地在NV中心自旋体系中实现态的制备和量子逻辑门的操作。而且,我们还用Lindblad主方程的办法考察了耗散和磁场的涨落对该体系演化的影响。计算结果表明,该方法在逻辑门的操作中同样能够保证很高的保真度。另外,我们还利用另外一种方法去求解这一含时的问题。该方法的思路更加清晰,所引入的含时参量需要满足的约束条件更少,使得它们更容易构造。通过引入简单的初等函数,便可得到在初始时刻和终点时刻磁场强度均为0的解,并同样能够在纳秒量级内实现量子逻辑门的操作。利用该方法,我们还解析求解了演化过程中的非绝热几何相位。计算结果表明,它正好是态矢量在布洛赫球上的轨迹所形成的立体角的一半。