随着元器件尺寸逐渐到达极限,基于传统半导体技术的集成管电路中的量子效应越来越明显。量子技术的研究和发展越来越多地引起人们的关注,争夺量子领域的制导权已上升到国家战略层面。量子技术主要包括量子信息、量子计算、量子模拟和量子探测等领域,其主要平台有超导电路,量子点,NV色心,核磁,冷原子,离子阱系统等。本论文主要讨论量子声学在量子信息处理中的应用和基于Jaynes-Cummings格点模型的量子模拟。二能级系统和机械振子的耦合在量子信息处理中有重要的应用,本文主要讨论NV色心和多模金刚石机械振子基于磁场的二阶梯度实现耦合。通过对机械振子中一个模式的近共振驱动,实现了NV色心和振子中其他模式的强耦合,耦合强度可达250kHz。并基于此强耦合实现了NV色心和机械振子之间态的纠缠,传递和对振子中声子模式的压缩。随着量子声学器件在量子信息处理过程中得到应用,量子声学不断得到发展,量子声源的研究得到人们的重视。本文接下来在NV色心中结合基态三能级和激发态能级构造出了四能级结构,并在光场和微波场的驱动下,此四能级结构和声子相互作用产生极化子的非线性效应。基于此非线性效应,制备了单声子源。极化子的二阶关联函数满足g（2）（0）<1,可知此声子源具有量子特性。量子模拟主要基于实验中可控的量子系统来模拟其他的量子系统,是目前量子研究的重要领域,Jaynes-Cummings格点模型可以用作量子模拟机。本文接下来将Jaynes-Cummings格点模型格点中的二能级原子等效为hard-core玻色子,近似地给出模型的低能激发能带。当最低能带无交叉时,系统基态处于Mott绝缘体态;而当最低能带存在交叉时,系统基态处于超流态。调节参数可以改变体系的能带分布,据此可以得到系统的相图。此相图和Bose-Hubbard模型的相图非常相似。在进行量子模拟时首先要解决的问题就是态的初始化,本文最后在腔耦合阵列系统中制备了不同参数下的初始态。系统平均每个格点只有一个激发数,首先在远离相变临界区域,分别在Mott绝缘体相中和超流相中制备一初始基态,然后通过绝热方式将此初始态演化至不同参数下的基态。对比不同的演化方式,在Mott绝缘体相中当参数变化正比于时间t时,基态制备的保真度最高;而在超流相中,当参数变化正比于时间t1/5时,基态制备的保真度最高。