量子信息科学是量子力学和信息科学相结合产生的一门新兴交叉学科,它带来的生机和活力为信息科学的发展开辟了前进的道路。量子纠缠态是实现量子信息处理所需的基本物理资源,尤其是多量子比特纠缠态(如Cluster态,W态和GHZ态),在量子信息科学中起着至关重要的作用。而量子逻辑门是量子逻辑电路的基本单元,由最基本的量子逻辑门和逻辑关系所组成的通用逻辑门和逻辑关系是经典通用逻辑门和逻辑关系不可比拟的,是经典逻辑门和逻辑关系的进一步拓展和延伸。随冷原子技术的不断发展,对于可扩展的量子计算来说,用里德堡(Rydberg)原子系综作为物理系统实现量子信息处理被认为是有前景的方法之一。由于里德堡原子具有独特的物理性质,原子系综具有集体增强效应,因此研究基于里德堡原子系综构造量子逻辑门和制备多量子比特纠缠态具有重要的理论价值和实际意义。本文的主要工作有以下三个方面：1、提出利用偶极封锁机制实现非传统的三量子特控制相位门方案。原子系综被囚禁于光学阱中并固定在芯片上,量子比特被编码于原子系综。由于集体编码和偶极封锁机制的特殊性质,该方案无需对系综中的原子进行独立寻址。相比于同类方案,实现门操作所用的时间被大大缩短。此外,所实现的量子门可作为有效制备大规模二维Cluster态的基本工具。2、基于由具有2N+1个稳定基态和N个里德堡态原子组成的系综系统,采用对称集体态编码,利用偶极封锁效应并控制激光和系综相互作用时间,成功制备了多粒子W态。这种编码方法有效克服了以往由于偶极封锁效应仅在一定范围内有效从而导致难以拓展到多粒子情形的限制。最后,讨论了该方案的实验可行性。3、基于由具有N+1个稳定基态的原子系综系统,采用对称集体态编码,借助偶极封锁效应实现了任意多的量子比特受控相位门。该方案不仅无须对系综中的原子进行独立寻址,而且采用这种独特的能级结构有效克服了由于偶极封锁效应有效距离所导致的量子比特数的限制问题。同时,该相位门可用于二维(2D)、三维(3D)图态的有效制备。