量子信息学是近十多年发展起来的新科学,作为量子信息学的核心部分,量子纠缠在量子信息处理过程中提供了重要的物理资源,它是一种代表性的纯量子效应。近年来,量子纠缠受到人们的关注与研究,在处理量子信息过程中起了重要的作用,如量子稠密编码、量子隐形传态、量子密钥分配、量子纠错和基于纠缠态的量子密码等。随着研究的进一步深入,人们发现量子纠缠并不能够度量量子系统全部的非局域性关联。为了解决这一问题,人们又提出很多关于量子关联的度量方法,如量子失协和几何量子失协等,并且已经发现量子失协在可分态中也是存在的,因此对量子失协进行研究具有潜在的价值。本文首先介绍了量子信息的发展历史、原子与光腔耦合系统的典型模型和关于量子纠缠的最基本知识,接着主要对单Jaynes-Cummings(J-C)原子与孤立原子系统中的各种量子关联、利用单J-C原子与孤立原子实现量子稠密编码与双光子J-C耦合模型中实现量子隐形传态进行了研究。主要研究内容包括以下三个方面:首先,利用单J-C二能级原子和孤立原子构成的模型,研究了该模型中的各种量子关联。基于Dakic等提出的几何量子失协的度量方法,采用数值计算方法分析了系统中两原子间几何量子失协的演化,同时给出了量子纠缠和量子失协的演化。研究结果表明,通过提高两原子间初始纠缠度及处于W态时的纯度可以提高系统的量子关联。耦合常数和光子数在量子关联演化过程中同样扮演了重要的角色。其次,利用单J-C二能级原子和孤立原子构成的模型,研究了该模型中量子稠密编码的实现。详细讨论了两原子处于W态时的纯度,两原子间初始纠缠度及光子数等系统参量对稠密编码信道容量的影响。得出结论为:以改变初始态的纯度及纠缠度从而影响稠密编码信道容量。尤其是在腔中光子数为零时,还可以实现最优稠密编码,而光子数为非零时,信道容量随时间振荡衰减。最后,利用双J-C耦合模型中两个二能级原子的纠缠态作为量子隐形传态的信道,研究了该模型中量子隐形传态的实现。详细讨论两原子处于W态时的纯度、两原子间初始纠缠度及光子数等系统参量对量子隐形传态保真度的影响。计算结果表明,通过提高初始态的纯度及纠缠度可以提高平均保真度,并且此时总可以实现量子隐形传态。另外还发现,光子数直接影响平均保真度演化过程中的频率和振荡衰减。