量子信息学是量子力学与信息科学交叉的前沿领域,其主要目标是利用量子理论来实现信息的处理、存储和传输。量子信息学的基本任务之一是量子通信,即实现不同区域的量子态传输。在高度集成的量子器件中不同寄存器之间的间隔很短,因此可以利用恒定耦合的量子网络作为量子通道来实现不同寄存器之间的连接,而量子态的传输则通过量子态在量子网络中的动力学演化来完成。该方案优势在于量子态的传输过程中不需要加入任何外界操作,从而尽可能降低了外界操作对量子系统带来的误差及退相干。本文旨在量子力学框架下研究紧束缚模型中的量子态传输,并系统地讨论了公度能级系统和能隙系统作为量子通道的物理机制。 本文首先介绍了有关量子信息的基本概念以及最近的研究进展,阐述了“能谱-宇称”匹配条件,即能谱具有公度且与宇称相匹配的量子网络,可以实现量子态的理想传输。基于该理论,我们提出利用均匀紧邻耦合的紧束缚模型作为量子通道的方案,并分别考虑了两种不同边界条件-开链及周期性边界条件。解析及数值结果表明,静态以及运动的高斯波包在该系统中均可以实现近似理想的远程传输。在此基础上,本文进一步研究了紧束缚模型中,通过外恒场实现近似理想的量子态传输的操控。此外,我们还研究了紧束缚模型中高斯波包演化时出现的分数恢复现象。解析结果以及数值模拟表明,半宽足够大的高斯波包在演化过程将会出现分数恢复,即在某些特定时刻量子态表现为若干空间位置不同,且与初始波包形状相同的子波包叠加。本文讨论了上述量子现象在量子信息方面的应用以及在实验中实现的可行性。 另一方面,我们研究了利用能隙系统作为数据总线实现两个量子比特间量子态传输的物理机制。研究发现,能隙的存在可以诱导出两个量子比特间的有效远程耦合。不仅如此,能隙还能对实验中一些外界噪声的影响起压制作用。这个方案为量子通道的物理实现提供了另一可行的途径。本文系统研究了四种能隙模型：自旋梯模型、派尔斯模型、双带模型以及由缺陷诱导出的能隙模型,并澄清了它们的特性与联系。 最后我们讨论了量子测量问题,它是受量子信息启发的热点方向之一。我们针对双量子点构成的量子比特,设计了量子测量方案。从理论上研究了被测系统、测量仪器以及外部环境三者之间的相互作用所导致的量子测量动力学过程。此外还研究了连续测量所表现出的量子Zeno效应：系统不稳定初态的存活概率随测量频度的增加而增加。