本论文第一部分主要讨论在五能级Λ模型中,利用受激拉曼绝热过程实现粒子数初末态间的完全转移的模型；第二部分研究了在双模光腔中利用光子与Y型四能级原子相互作用,通过适当的偏振态编码实现量子受控非门的方案。 1.基于双光子跃迁的受激拉曼绝热过程 在三能级梯形结构和拉曼结构的系统中,受激拉曼绝热过程能够精确控制粒子数转移。整个演化过程中,因为中间能级几乎不会有粒子布居,所以受激拉曼绝热过程的转移效率不会受到中间能级弛豫的任何影响。虽然受激拉曼绝热过程已经被广泛的研究,但是在多于三个能级的系统中,关于受激拉曼绝热过程的研究却不是很多。为了能够实现某些特殊能级之间的粒子数转移,比如在具有相同宇称的两个量子态之间或者在磁量子数差较大的两个量子态之间的粒子数转移,我们针对五能级Λ系统研究了多光子的受激拉曼绝热过程。 虽然这个系统不存在标准的黑态,但是我们通过解本征方程得到了近似零本征值对应的近似黑态。利用这个近似的黑态,我们可以准确地描述五能级Λ系统中的受激拉曼绝热过程。为了详细分析粒子的演化,我们还对所描述的系统进行了密度矩阵数值模拟。通过分析和计算知,保证四光子共振是在这个五能级系统中利用受激拉曼绝热过程实现初态向末态的粒子数完全转移的必要条件。同时为了避免粒子布局在中间激发能级|2＞和|4＞上,双光子共振也需要满足。我们可以用等效的三能级Λ结构的受激拉曼绝热过程来模拟五能级Λ型结构的受激拉曼绝热过程。在此基础上,我们还在这个五能级Λ系统中利用下降沿重合的反直觉脉冲序列,制备了初态和末态的最大相干态。 2.双模光腔中的受控非门 分布式量子计算的前提是实现各种能够执行量子操作的逻辑门。实际上,所有的计算机都可以分解为一系列的单比特U门和两比特相位门。由于腔量子电动力学（C-QED）耦合设备是特有的实现量子信息计算和传输的设备,已经有很多有趣的想法提出在QED的环境下,通过编码在原子亚稳态或者是光子Fock态来制备纠缠态和量子逻辑门。而量子可控非门已被证明是与相位门一样普遍的操作,它的应用也已经被普遍认为是实现量子计算的重要的一步。为此,我们考虑了双模式光腔和四能级Y型单原子相互作用的模型,在合适的条件下实现了量子受控非门（C-NOT）。 我们操作一个四能级Y型原子在可控时间内经过一个光腔。如图2,腔中两个本征腔模频率分别是ωh和ωv,每个腔模有左旋和右旋两个偏振态。Y型原子的能级间的跃迁|1＞（?）|2＞、|2＞（?）|3＞和|2＞（?）|4＞分别被腔模σn+、σv+和σv-耦合,偶极禁戒的两个最高能级间的跃迁|3＞（?）|4＞被经典耦合场驱动。实现这个量子可控非门主要利用闭合的四光子跃迁过程,并且四光子跃迁的强度要远大于单光子和双光子跃迁的强度。为此,我们引进大的单光子失谐有效地抑制单光子跃迁,同时经典场产生的动态Stark劈裂效应可以在很大程度上抑制双光子失谐。通过适当的偏振态编码,可以使σ（?）±标记的比特态被比特态σh+控制从而实现量子受控非门。我们还考虑了存在的自发辐射弛豫和腔损耗时,此模型在兰姆限制和强耦合系统限制下实现的受控非门仍有非常高的保真度和较低的光子丢失。