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量子信息是近年来迅速发展起来的一门新兴的交叉科学,主要包括量子计算和量子通信两个部分,其主要目标是利用可控的量子系统来实现量子信息处理和量子模拟。由于量子系统不可避免地会与环境发生相互作用而导致消相干,从而使得量子信息处理过程中的有用信息或多或少地丧失。也就是说,消相干和解纠缠在量子信息处理过程中是不可避免的,这将使纯的量子通道退化为混态量子通道。因而对混合态在量子通信中的应用进行深入的研究是具有现实意义的。腔QED量子系统是目前被公认的实现量子信息处理最有发展前景的物理系统之一。本论文依托腔QED系统,对混合态在量子信息处理中的应用进行了广泛的研究,并取得了以下研究成果：1.混合态在量子隐形传态中的应用基于腔QED技术实现了利用噪声通道的原子态量子隐形传态。方案中考虑的噪声量子通道是一个GHZ混态,可以实现可控的多方量子隐形传态,在量子保密通信中是非常实用的。我们研究了腔QED在Lindblad形式下（κ2,z,κ3,z,κ4,z,）类型的主方程所对应的噪声情况,设计了一般的和可控的两种量子隐形传态方案,并且将两种方案进行了比较,可控方案可以实现选择接收方某一人来恢复所传送的信息。2.混合态在量子纠缠交换中的应用(1)基于混合Bell态通道的量子纠缠交换在量子信息处理中混态的通道将比纯态的通道更有实用价值,我们考虑在Lindblad形式下(L2,z,L3,z)类型的主方程对应的噪声情况,利用混合Bell态作为量子通道实现纠缠交换,并且对输出态的保真度和实现该方案的成功概率作了讨论。(2)非马尔克夫环境下的量子纠缠交换考虑经典的非马尔克夫噪声,由于这种噪声的影响,使得最初的Bell态转化成量子纠缠交换前的X型的混合态。我们利用这样的混合态实现量子纠缠交换,并给出了纠缠交换后的量子态的保真度和纠缠度(concurrence)随时间变化关系。