里德堡原子间的相互作用为人们在少体和多体物理以及量子信息应用的研究领域中探究中性原子提供了很多的可能性。这种长程相互作用衍生出许多有趣的效应,其中就包括里德堡阻塞效应。这种效应可以在很小体积内阻止多个里德堡原子同时被激发到里德堡态上。人们基于里德堡阻塞效应,从理论和实验上实现了与各种各样量子信息科学相关的工作,比如量子计算,纠缠态制备,量子算法,量子模拟器,量子中继器。另外,将里德堡原子的相互作用与双光子失谐相结合又可以产生与里德堡阻塞相反的效应——里德堡反阻塞效应。该效应恰好促使了多个里德堡原子的同时激发,并且也在量子信息科学中得到了广泛关注,不仅可以用于两比特或者多比特量子逻辑门操作,还能用于各种纠缠态的制备。在本文中,我们主要研究基于里德堡原子的量子信息处理的新方案。首先,利用里德堡反阻塞效应,我们成功实现了具有高保真度的KnillLaflamme-Milburn（KLM）纠缠态的耗散制备。整个系统由两个里德堡原子组成。将里德堡反阻塞效应与微波场和量子耗散巧妙结合,KLM态会成为系统唯一的稳态。因此,不需要精密的与时间相关的控制,系统就能够稳定在KLM态上。并且该方案不但不需要选择特定的初态,还将原子的自发辐射变成了重要的资源。此后,我们不仅将里德堡反阻塞与量子耗散相结合,还引入了量子Zeno动力学,成功实现了W态的耗散制备。除了纠缠态的制备,我们通过里德堡反阻塞效应、激光诱导的拉曼跃迁以及存在光子泄露的光腔的有机结合,设计出了一个耗散地传递任意量子态的方案。其次,基于里德堡反阻塞效应与量子Zeno效应和拉曼跃迁的结合,我们在两个N型里德堡原子中发现了一个新的现象:里德堡原子的基态阻塞效应。该效应可以实现阻止两个或者多个里德堡原子同时处于某个基态的过程。并且这种效应可以通过参数调节,有效地绝热消除掉激发态,从而大大抑制了原子自发辐射产生的不利影响。利用基态阻塞效应,我们小组在之前的文章中成功制备了Bell态和W态。在这次工作中,我们则结合受激拉曼绝热过程,实现了多粒子的Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态的制备。经过方案可行性的讨论之后,我们展现了一个三比特GHZ态可以在很广阔的参数范围内得到的结果,并且利用先进的实验参数,其保真度可以达到98%以上。最后,得益于里德堡原子间的相互作用,我们提出了一个不同于里德堡阻塞效应和里德堡反阻塞效应的非传统里德堡泵浦。该泵浦与原子所处的基态紧密相关,它可以冻结两个里德堡原子处于相同基态的系统,并且当且仅当两个里德堡原子处于不同基态时,系统才能被激发。利用这个新的效应,我们成功实现了三比特控制相位门操作。将该效应与微波场和量子耗散结合在一起,我们还实现了二维纠缠态和三维纠缠态的耗散制备。并且,在里德堡原子-泄露光腔系统中,我们利用非传统里德堡泵浦与光腔泄露相结合,实现了自动量子纠错机制。该机制可以自动地、连续地对比特翻转噪声产生的错误进行纠正。