量子信息学是量子力学和信息科学相结合而产生的一门新兴交叉学科,主要包括量子计算和量子通信。它以量子位作为信息载体,按照量子力学原理进行计算或操作,从而使量子信息学比经典信息学更具有优越性。 为了进行量子信息处理,人们需要寻找能实现可操控量子比特的物理系统作为量子硬件。腔量子电动力学(腔QED)系统是目前最有前景的量子硬件系统之一,它的主要思想是将俘获的原子约束在高品质腔中,把量子信息储存在原子能态上,囚禁的原子作为量子信息存储器,光腔用来进行量子信息的传输。利用腔QED系统可以进行纠缠态的制备与操纵、量子隐形传态、量子逻辑门操作等量子信息处理过程。另一方面,海森堡自旋链作为实现量子比特的一种物理系统,由于其可测量性及可操控性强,一度引起众多学者专家的关注。目前主要被用作量子模拟,如模拟电子自旋,核自旋等。 基于腔QED技术,本文提出了两种远程制备三原子GHZ类态的理论方案,由于该方案中所用的腔只是虚激发,在原子和腔之间没有量子信息的交换,因此该方案对于腔衰减以及外界热场的影响都有一定的免疫作用,对腔的品质要求也大大降低,且腔的有效退相干时间大大延长。其次,制备方案中通过适当地选择腔与原子的相互作用时间,无需引入辅助粒子或腔,大大降低了经典和量子资源的消耗。 另外,本文通过计算系统的共生纠缠度(Concurrence)考虑了内禀退相干条件下非均匀磁场中两量子比特各向异性海森堡XYZ自旋模型的纠缠特性,结果表明磁场对不同初态系统纠缠情况的演化有一定的调控作用,且磁场的均匀和非均匀部分对不同初态的系统影响情况不一,此外我们还发现系统初态对系统的演化过程相当敏感。初态纠缠度越高的系统最终稳态纠缠度越高。