量子信息是量子理论与信息科学相结合的产物。量子信息技术有望成为21世纪的重要高新技术，使信息科学从经典时代跃向量子时代。为了进行量子信息处理，我们必须构造能对量子位操作的量子硬件。自1995年Cirac和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的理论和实验有了长足的发展。利用离子与光场的相互作用，实验物理学家可以精确的操控囚禁离子的内部电子态和振动量子态，从而实现所要完成的量子信息处理任务。本文主要研究了多个囚禁离子量子态的制备、存储以及囚禁离子运动的Wigner特征函数的直接测量。本文的主要内容包括以下部分： (1) 囚禁离子系统的理论基础。首先介绍了离子的囚禁和冷却，在离子的囚禁中我们介绍了囚禁离子的Paul阱和Penning阱，在离子的激光冷却中我们介绍了多普勒冷却和边带冷却，然后介绍了基于囚禁离子系统的量子信息进展。 (2) 多个囚禁离子纠缠态的制备及存储。我们提出了用两束激光照射离子来实现多离子的纠缠态的制备方案。利用同样的方法，我们实现了纠缠态的存储并数值模拟了囚禁离子系统与外部环境耦合对我们操作带来的影响。 (3) 囚禁离子运动的Wigner特征函数的直接测量。我们用两束激光囚禁激发离子的上下振动边带，提出了Wigner特征函数的直接测量方案。而且这种模型还可以扩展到两维的情况。