离子囚禁与冷却技术在离子阱量子计算的发展中扮演着重要角色,而量子反馈方法以其特有的优势正逐步受到国内外研究人员的广泛关注。目前,在量子反馈冷却的理论分析、结构优化设计等方面的研究还方兴未艾。本文理论分析了量子反馈模型下离子运动信息的获取方式以及反馈对离子运动的影响,并推导出了存在反馈Doppler冷却时离子运动所满足的方程,然后进行了仿真计算,分析了反馈参数对离子冷却效率的影响。另一方面,基于反馈实验系统,研究了离子阱中额外杂散电场的影响,并提出了减少这种影响的方法。本文通过对离子阱量子反馈Doppler冷却及囚禁的理论和仿真研究,主要取得了以下创新性成果:(1)设计了一种用于离子阱Doppler冷却的反馈冷却方案。该方案利用了量子反馈理论,对传统离子阱Doppler冷却进行了改进,提高了冷却效率。仿真计算结果表明,在选取适当的参数情况下,该方案通过离子荧光获得离子的运动信息进行反馈Doppler冷却,能够有效的提高离子的冷却速率。并且,不同的反馈间隔时间影响很小,对实验比较有利。但由于该方案的冷却原理仍然是Doppler冷却,因此最后离子的温度无法突破Doppler冷却极限温度。(2)提出了一种新型的基于反馈实验系统的离子阱杂散场实时补偿方案。该方案基于离子阱反馈实验系统,利用mirror模式荧光获取离子的平均位移信息,推导杂散场势,从而进行实时补偿。仿真结果显示该方案具有较好的补偿效果。