量子计算机的实现将使我们的运算能力得到巨大的提升,并能解决目前经典计算机不能解决的计算问题。经典计算机需要逻辑门来完成运算,量子计算机实现强大的运算也需要一系列的量子逻辑门的操作。虽然研究表明通过单量子比特门和两量子比特门的组合足够实现任何量子算法。但是,考虑到系统的复杂性和对环境的敏感性,就需要用多量子比特门简化系统。本论文基于以上分析,研究了如何实现多量子比特Fredkin门和Toffoli门的操作。本文主要内容如下:第一章简明介绍了量子计算机的概念,着重介绍了量子计算机的重要组成部分——量子逻辑门。在本章的末尾由此引出了本文的研究重点和主要内容。第二章介绍了量子信息与量子光学相关的基础知识。首先介绍了腔QED系统。这部分主要介绍了由光纤连接的耦合腔系统和直接耦合腔系统,分析了这两种系统的各自优势。然后介绍了量子Zeno效应。在这部分分别介绍量子Zeno效应的历史背景,量子Zeno效应在数学上直观的半经验形式,Misra-Sudashan理论,量子Zeno子空间的概念,量子Zeno效应在么正测量方面的应用,以及连续耦合情况下量子Zeno效应。最后介绍了基于不变式的逆向操作方法提出的背景及其基于Lewis-Riesenfeld理论下的数学框架。简单地介绍了利用该方法在单原子的两能级和三能级系统中如何实现布居数转移。这种方法驱动的态转移,克服了绝热演化过程需要长时间的限制,理论上可以在任何时间实现目标态转移。第三章研究了实现Fredkin门操作的问题。首先将三个原子分别囚禁在三个直接耦合的腔中,然后基于量子Zeno动力学完成Fredkin门的操作,最后利用主方程分析了腔耗散和原子的自发辐射对方案保真度的影响。结果显示我们的方案对原子的自发辐射具有鲁棒性,这是由于方案中大失谐的条件造成的。第四章研究了实现Toffoli门操作的问题。我们在直接耦合腔中提出了两个方案来实施Toffoli门的操作。第一个方案是在量子Zeno动力学的框架下,通过引入两个固定Rabi频率的经典激光场来实现Toffoli门操作。第二个方案是基于不变式的逆向操作来实现Toffoli门操作,这种方法可使瞬时本征态严格按照薛定谔方程来演化。利用主方程分析了腔耗散和原子的自发辐射对Toffoli门操作的影响,计算结果证明了这个方案对环境影响具有鲁棒性。最后,给出了全文的总结和展望。