从理论上讲,量子信息处理器有惊人的信息处理能力,在这方面远远超过对应的经典设备,它将给人类带来高度进步的信息时代。因为量子信息处理器需要可靠的硬件系统去完成对信息的有效操作,所以量子计算机的探索推动各种量子光学器件在理论和实验上被热衷研究。然而,在实际当中,这并不是那么容易实现的事情。由于量子系统的量子态容易受到环境的干扰,往往在极短暂的时间内由于退相干而被破坏。此外,量子力学和经典力学完全不同,人们对于许多量子系统的理解和操作能力还没有达到成熟阶段。所以,研究和开发更加理想的量子系统在量子信息的领域中成为迫切需要的问题。本文用腔量子电动力学原理研究新型的量子器件。近年来,随着光子晶体和量子点等领域的技术快速发展,基于这些固体材料的微型腔和腔QED吸引了众多科研小组的兴趣。用这一类微尺度的腔QED方案,设计可用于量子信息处理或者其他量子光学实验的量子系统是本硕士论文的主要研究内容。我们研究最近受到关注的开放腔QED系统。开放腔是指没有完全封闭的腔,从而它可以输入输出光子。这种系统的特点是它可用光子携带信息。因为光子不容易退相干而且能快速传播,所以用这样的系统信息处理,可行性比较大,效率也可以很高。另外,它也可以作为光学器件在光学试验等其他领域中得到应用。在本文中,我们主要论证这类微型腔-系统可以用来研制单光子水平的光学开关,微尺度的分束器以及干涉仪等,并讨论这些器件在组成量子逻辑门,产生量子干涉和制备纠缠态等量子信息领域中的应用。