近年来,随着激光冷却和捕获技术的成熟与广泛应用,相干可控的超冷里德堡原子在量子信息和量子光学领域得到了越来越多的关注。研究表明,里德堡原子存在一些新奇的物理现象,其中最具代表性的就是里德堡原子间强烈的长程偶极-偶极相互作用引起的偶极阻塞效应。基于偶极阻塞效应,可以实现量子信息处理和量子多体模拟,并且里德堡原子被认为是目前研究这两个方面最具有吸引力的物理系统。另一方面,微、纳米技术的成熟进步让量子光力学的研究真正的繁荣发展起来。纳米技术使得微小质量和高品质机械振子的制造成为可能,而这种机械振子通常可以作为感应光辐射压力(通常可忽略的)的光力学装置。因此各种光力学系统在有效地探索新奇量子行为方面具有很好的发展前景。并且由于其固有的经典和量子二重特性,量子光力学为实现超精密测量铺平了道路。值得注意的是在这些领域已经开展了很多重要的研究工作。本文主要在以上两个不同领域分别展开研究,旨在为两个领域的结合研究做前期工作。一方面研究少体里德堡原子系统中的两体纠缠,探究偶极阻塞以及反阻塞机制下里德堡原子激发概率与量子纠缠的关系问题。另一方面研究了含有二能级原子系综的光力学微腔系统的泵浦-探测响应。如果考虑将两个领域结合起来,即光力学微腔中捕获的是里德堡原子,就可以考察原子关联对泵浦-探测光力学行为的影响。这部分内容还在研究当中,这里不做讨论。全文共有5章,其中第3与第4为我们的主要研究工作,具体内容安排如下:第1章主要介绍了里德堡原子与量子光力学的研究背景及论文结构、内容。第2章主要给出了与我们研究密切相关的基础理论。具体包括量子化光学腔的输入输出关系,海森堡-郎之万方程,里德堡原子及其相互作用。第3章主要研究了稀薄里德堡原子气体中的纠缠。用四体原子系统来建模,讨论了稳态和动态相干激发与两体纠缠的关系。第4章主要研究了给定原子系综和腔模耦合常数的情况下,不采取任何近似手段考察原子的激发行为,以及在此基础上系统的光力学响应并给出物理解释。最后,我们对本论文研究成果做个总结。