量子信息学是近年来迅速发展起来的新兴科学,主要由量子通信和量子计算组成。它是将量子力学应用于现有电子信息科学技术而形成的交叉学科。量子信息学涉及到经典信息论、计算机科学、量子物理学的许多方面,还要用到概率论、数论、群论等多种数学知识。量子信息可以解决许多经典信息所不能够完成的信息理论处理,被认为是最有吸引力的前沿领域之一。　　在量子信息领域,离子阱系统被认为是实现量子信息处理乃至量子计算机最有前景的物理体系之一。自从1995年J.I.Cirac和P.Zoller提出了囚禁离子量子计算方案以来,基于囚禁离子的量子信息处理理论和实验研究都取得了令人瞩目的成绩。利用离子与光场的相互作用,实验物理学家可以精确地操控囚禁离子的内部电子态和振动量子态,为进行量子计算、量子通信等方面的研究提供了可靠的理论和实验基础。本学位论文在介绍量子信息基本理论知识的同时,分析研究了离子阱系统及其实验进展;着重研究了基于囚禁离子的量子态的制备。本学位论文的主要研究成果有:　　(1)基于囚禁离子系统,我们提出了制备图态的物理方案。本方案的基本思想是整个信息处理过程只与离子的内部电子态有关,而与离子的外部运动状态无关。所以采用“热”离子形式,以高保真度的两离子耦合为基础,制备出任意形状的多粒子图态。此方案在现有的实验条件下具有可行性。　　(2)利用阱中的单囚禁离子在空间三个方向的振动模态,提出了制备任意三维运动纯态的物理方案。本方案通过设计适当的激光脉冲驱动一定的内部能级跃迁来调节离子在各个方向上的振动边带,使其一步步生成所要制备的量子态。此方案中所用的方法较为简单,所用的脉冲数就本人所知是现有方案中最少的。