离子阱近年来已经发展成为研究量子光学、量子比特的产生、量子计算和量子信息处理等研究的一种重要工具。　　 本文首先回顾了离子阱的发展和其工作原理，介绍了各种经典三维离子阱的囚禁原理和技术，介绍了探测离子的各种方法，并重点描述了线性离子阱的工作原理和其电势的计算。　　 接着本文介绍了激光冷却离子的原理，包括Doppler冷却、边带冷却、电磁感应冷却的原理;介绍了激光冷却40Ca+离子的原理，并对其冷却极限作了描述。但是，在量子信息的有效应用方面，经典的三维离子阱具有很多的局限性。而用微型的、可扩展的平面离子芯片对量子计算和量子信息处理具有很大的好处。微型化的离子芯片大体分为单层（即表面离子阱）和多层的。其中，多层芯片比较容易囚禁离子，但是大多数多层芯片的结构比较复杂，加工不易，可扩展性较差。在目前的技术条件下，平面离子阱易于设计和加工，具有很大的优势，尤其是可以进行大规模的蚀刻，较易扩展为多离子芯片阵列。　　 我们对平面离子阱的理论进行了回顾，提出了一种新型的可扩展刻槽平面离子芯片，其电极为印刷电路板技术制作。我们计算了离子芯片表面上方的电势分布及势阱深度，建立了解析的数学模型，对其几何结构进行了优化。并利用有限元方法进行了模拟，得到了与解析式吻合的结果。　　 在我们的数学模型基础上，我们采用直接计算模型对离子芯片电极电压热涨落热噪声引起的离子加热作了分析，计算了其离子加热尺度。并且利用有限元方法对其进行了模拟;同时我们利用涨落耗散原理计算了电极阻抗热涨落引起的离子加热谱密度。我们发现可以通过尺寸设计来使其减小离子芯片热噪声引起的离子加热率。　　 本文最后介绍了激光冷却40Ca+实验所需的实验装置和我们实验准备的情况，并对我们以后的实验开展作了展望。