量子纠缠在量子信息处理中具有重要的应用,为实现基于量子纠缠的远距离量子通信方案提供了可靠的理论依据。为了确保量子通信的安全性、高效率和保真度,通信各方共享的纠缠系统需保持最大纠缠态。然而在实际传输中由于信道噪声的影响,不可避免地将高保真度的纠缠信道转化为低保真度的纠缠信道。为了恢复最大纠缠态,同时提高非局域混合态的保真度,人们提出了量子纠缠纯化模型。针对多粒子系统的纠缠纯化模型,目前存在要求初始保真度大于1/2和量子资源利用率较低的问题,因此,研究一种初始保真度较低,并充分利用量子资源的高效多粒子纠缠纯化模型就显得尤为重要。基于微腔固态自旋系综体系的量子门和超纠缠转移,设计了一个高效的三光子超纠缠纯化模型,该模型效率高主要源于两个方面:一方面是利用鲁棒的量子态交换门,将两个三光子系统在不同自由度的高概率传递给同一个三光子系统,使得该三光子系统两个自由度都具有高概率;另一方面是通过超纠缠链接从超纠缠两光子子系统中再次提取出一些超纠缠的三光子系统。当初始保真度小于二分之一时,该模型的效率可提高4倍多。此外,腔边界泄露引起的不完美操作均可通过探测器是否快速、准确的响应来预示模型是否有效,因此量子门的保真度理论可达100%,此预警功能有望实现绝对安全的量子信息保真传输。此外,超纠缠纯化模型可以直接扩展到一个自由度的多光子纠缠系统或多个自由度的超纠缠系统。基于微腔固态自旋体系的可预报的宇称检测门和自旋纠缠链接,设计了一个高效的三电子自旋态纠缠纯化模型。我们的模型利用可预报的量子态宇称检测门,直接得到较高保真度的三电子自旋纠缠混合态,以及从传统三电子自旋纯化方案中抛弃的交叉项中提取出两个电子自旋纠缠系统。进一步,通过纠缠链接从纠缠两个电子自旋子系统中再次提取出一些纠缠的三个电子自旋系统。当初始保真度小于二分之一时,该模型的效率可提高2倍多。此外,由于微腔泄露导致的散射偏差以及量子点和腔模之间的有限耦合操作均可通过探测器准确的响应来预示,因此我们的模型能够以一种可避错的方式进行。