量子信息学是由量子力学和信息科学结合而形成的崭新的研究领域。在过去的十多年里,它已经发展成为一个重要而又富有生命力的研究领域。最近,高维Hilbert空间中的量子信息吸引了人们很大的兴趣。我们在这个领域作了一些研究。我们设计了Hogg量子搜索算法的线性光学实现方案,而且高维Hilbert空间中量子密钥分配以及量子隐形传态等量子通信领域作了研究。全文分为五章。第一章介绍量子计算及量子信息领域的发展历史以及最新进展。第二章介绍利用相干态以及线性光学元件来实现量子计算机的方案。并利用相干态量子计算机来实现一种在高度结构化数据库中进行搜索特定项目的Hogg算法的实验方案。第三章我们设计了N维Hilbert空间下量子密钥分配方案,即E91量子密钥分配方案在N维Hilbert空间下的推广方案。我们采用提到密钥产生效率的非对称测量方法,而且还引入了一般型Bell不等式来探测实施克隆型攻击的窃听者的存在。第四章讨论了高维Hilbert空间中,单体以及多体量子隐形传态实现普遍方案。第二,三和四章是本工作的主要创新之处。第五章我们对本文的工作进行了简要的总结,并对这一研究领域的发展前景作了简要的展望。