近年来随着新兴交叉学科——量子信息学的诞生,量子信息学显示了经典信息科学所无法比拟的优势,有着极其诱人的应用前景。当前量子信息学无论在理论上,还是在实验上都在不断取得重要突破。量子纠缠态不仅仅被用来验证量子力学的基本原理,随着量子信息学的诞生与发展,人们还将量子纠缠态作为量子信息学的核心资源,广泛的应用于量子密集编码、量子隐形传态、量子密钥分发等研究领域。可以说今天量子信息的方方面面都涉及到纠缠态,纠缠态在量子信息理论中显示了极其重要的作用,纠缠态的选择直接影响到量子通信的成功率及稳定性,这使得对量子纠缠态的研究具有十分重要的意义。那么究竟什么是纠缠态,纠缠态具有那些与众不同的特性,又如何去制备纠缠态,以及在量子信息中纠缠态如何应用?本文将围绕这几方面的问题做出详细讨论。在量子信息处理中人们提出了各种物理系统,包括线性光学系统、量子点系统、离子阱系统、超导系统和腔QED系统等。其中腔QED系统是研究比较早,发展比较快,并且被认为是最有发展前途物理系统之一。本文主要是基于腔QED系统,提出五粒子最大纠缠态的制备方案,以及该纠缠态在量子信息中的应用,例如量子隐形传态和量子密集编码。本文的主要结构如下　　 第一章对量子信息学的发展情况做了简要介绍。　　 第二章简要介绍了量子信息学的基础知识,包括量子力学中的基本假设,态的叠加和演化,以及量子纠缠态的定义、度量和应用等。　　 第三章重点介绍了腔QED系统,阐述了在腔QED系统中原子与光场的相互作用的物理模型和相互作用哈密顿量,以及现在主流的物理实验系统。并提出了利用腔QED系统制备五粒子最大纠缠态的方案。利用高品质腔将俘获的原子囚禁在该腔中,由于腔内原子都与腔模场耦合,使得原子和原子之间发生相互作用,从而产生态的演化,实现量子态的制备和操控。　　 第四章介绍五离子最大纠缠态在量子信息中的应用,主要介绍在量子隐形传态和量子密集编码中。实现任意两量子比特的隐形传态。密集编码的信息容量满足“Holevo bound”,这意味着通过发送三个量子比特可以传送五个经典比特的信息。　　 第五章对本文的工作做了简要总结,并对未来的发展情况做出展望。