量子信息学是一门新兴的交叉学科，它通常包括量子密码、量子通信和量子计算等部分。现在量子通信研究的主要内容包括：量子秘密分享、量子隐形传态、量子密集编码、量子密钥分配和量子(远程)态制备等。量子纠缠是量子信息学中所特有的信息资源，在量子通讯的实现中起着核心的作用。考虑到以往量子信息处理的方案大多采用很难在实验上实现的联合Bell态测量，以及量子克隆在量子密码上的广泛应用和重要意义，但是难以具体实验实现的特点上，本文在理解量子通信基本概念及其基本性质的基础上，主要把目光集中在寻找更加完善、更为简单的量子信息处理物理方案上来，对于一定的量子通信处理和量子克隆机作深入地研究，主要研究成果如下：1．在腔QED系统中实现受控制的量子密集编码。该方案采用在腔中加入经典场对两个原子进行作用，控制适当的作用时间，将联合测量转化为分别对单个原子的测量，从而在实验上大大降低了操作难度。从理想的实验方案上，我们可以分别用三方纠缠的GHZ态和W态在受到第三方的控制下实现两方之间的量子密集编码，这两种量子信道有着各自的优势和特点。重要的是在现有的实验水平上，所有的操作都是可行的，而且能够得到很好的实际实验效果。2．通过绝热方法结合线性光学的Bell基测量来实现量子密集编码。该方案采用绝热演变的方法，沿腔的轴线从侧面射入一束激光对腔中的原子作用产生能级跃迁，使得原子与激发辐射出的光子形成纠缠，通过线性光学器件对光子的测量，来制备远距离的原子纠缠态和实现这两个纠缠原子间的量子密集编码过程，木方案的优势在于原子作为固定比特而光子作为飞行比特，所以适合于远距离的量子通讯。更重要的是，我们的方案对实际实验中的噪声如原子的自发辐射、输出失谐和低效率的探测的影响都有很好的抑制作用。3．在腔QED中实现普适量子克隆机的恢复。在该方案中，我们采用的Bell态测量是两个拷贝原子同时与腔场相互作用，与此同时还受到一个经典场的驱动，再对辅助原子采用一个适当的泡利操作来恢复到初始的量子态，从而实现1→2的普适量子克隆机的恢复，重要的是，这个量子恢复机是确定性的目完美的。4．在腔QED中实现经济型量子相位协变克隆。该方案采用两个超导量子相干装置与一个单模腔相互耦合的系统模型，利用激光脉冲对在腔中超导量子比特进行绝热处理，从而实现由1到2的经济型量子相位协变克隆，分别对初态处在南北半球和x-y平面上的情况。该方案的优势在于，只需要对与单模微波腔场相耦合的两个SQUID量子比特进行绝热方法的处理就可以一步来实现高保真度的最优化的相位协变量子克隆。