从量子意义上说,真空不再是一无所有的虚空,而是存在着时刻涨落的量子场。因此,量子世界中任何真实的系统都不能再被当作孤立系统,因为它们与真空这类外部环境之间的相互作用总是不可避免的,而正是涨落量子场的诸多类型造就了开放量子系统多样的动力学行为。最近,人们直接探测到来自双黑洞合并系统的引力波信号,这一突破既证实了爱因斯坦在广义相对论中对引力波存在的预测,又推动了人们对引力波量子化所导致效应的研究。如果我们认为大家所熟知的基本量子原理同样适用于引力,即建立量子引力理论,那么引力波量子化的一个最直接的结果就是时空自身也会发生量子涨落。本文将研究与时空自身量子涨落相关的两种效应―基本量子系统的自发激发和量子纠缠产生问题,并将结果与真空物质场涨落的相应情况进行比较。另外,我们知道平直时空中边界的存在会改变真空中涨落的场模,这种对真空涨落的修正作用可导致很多新颖的效应,例如Casimir效应、光锥的涨落、以及真空电磁涨落中试验粒子的Brownian运动等。因此,本文还将研究全反射边界的存在对两个匀加速运动的二能级原子间纠缠动力学的影响。最后,本文将研究另一个与真空涨落相关的可观测效应,即真空涨落诱导的两原子间的相互作用,即Casimir-Polder相互作用,我们旨在运用一种较简单的计算方法,在开放量子系统的框架下计算了两个二能级原子之间的Casimir-Polder相互作用。我们得到了以下主要结论:1.我们研究了真空中与涨落量子引力场耦合的可引力极化的匀加速原子的自发激发,并将结果与充满引力子且处于Unruh温度的热库中静止原子的结果进行了比较。我们发现,与物质场的情形类似,在时空自身涨落的影响下,真空中匀加速的原子和处在热库中的静止原子都可能从基态跃迁到较高能级的激发态,且原子跃迁率中加速度幂次项的出现说明原子的加速运动和热辐射场之间的等效关系不再成立。2.基于开放量子系统理论,我们在四阶微扰近似下计算了两任意态原子之间Casimir-Polder相互作用,并发现当两原子系统的态满足某种条件时,二阶微扰是领头阶,否则Casimir-Polder相互作用展现的将至少是四阶微扰效应。3.我们发现真空中涨落的量子引力场也能够为两个可引力极化的子系统提供间接的相互作用,促使子系统之间产生纠缠,这一点与考虑标量场涨落的情形相同。然而与标量场情形不同的是,时空自身涨落导致的纠缠产生还关键性地依赖于原子的极化方式。我们还发现,在一块无穷大引力全反射边界附近平行放置的子系统,它们之间更容易产生纠缠。4.我们在开放量子系统的框架下,研究了一块无穷大全反射边界附近两个与真空电磁涨落耦合的匀加速二能级原子间的纠缠动力学。我们发现对于原子平行放置的情形,当两个横向极化的原子非常靠近边界时,它们之间的初始纠缠可以一直保留下来,似乎它们是一个封闭系统,而对于两个垂直极化的原子而言,描述纠缠的物理量―并发度（concurrence）的演化速度是自由空间时的2倍。对于平行放置在边界附近的两原子系统,它们之间纠缠的产生时间显著地提前或推迟,而当原子垂直边界摆放时,并发度（concurrence）在演化过程中的最大值明显增加。