量子操控的目标是在有限的资源以及实验条件下以最大的效率制备目标态。自从Peter Shor在1994年提出第一个实用的量子算法以来，量子计算机就以其超越经典计算机的强大计算能力得到了人们的广泛关注。然而，量子计算所需要的量子特性:量子态叠加性以及量子态纠缠是非常脆弱的，量子比特很容易受环境的影响退相干为经典比特。同时，量子计算机对量子比特的操控要求很高，操控过程中参数的涨落或者外界的影响都会很容易使得计算结果出错。量子模拟作为量子计算的简化版本，其主要目的是模拟凝聚态物理中的新奇现象。虽然量子模拟器功能单一，但由于所模拟的现象复杂，对系统的操控要求也很高。因此，高效的量子相干操控是量子计算以及量子模拟的基础。　　进行量子信息研究的一个重要体系是冷原子。利用冷原子体系人们已经可以演示量子算法以及模拟一些量子多体行为。本文主要开展利用绝热技术对冷原子体系进行相干量子操控的研究，主要内容有:　　在第一章中我们介绍量子计算以及量子模拟的一些基本概念、进行量子计算的一些典型的系统。量子操控需要克服量子系统的退相干，我们介绍了一些对参数变化具有鲁棒性的操控手段，如绝热通道，复合脉冲以及几何相位。贯穿本研究的核心是量子绝热理论，我们在本章的最后进行介绍。　　第二章首先介绍了冷原子在量子信息以及精密测量研究中的优势以及87Rb原子的基本性质。接着我们描述了原子囚禁的基本理论。最后我们介绍了冷原子实验系统的基本组成:真空系统，半导体激光器及其稳频系统，光路系统，磁场开关，时序控制系统以及探测系统。这些基本的实验装置可以保证我们进行原子囚禁，操控以及探测的实验进行。　　我们在第三章介绍了在冷原子体系中进行受激拉曼绝热转移的实验研究。受激拉曼绝热转移在理论和实验上都被证明是一种相当高效率的操控手段，对实验的参数微小变化不敏感。我们首先介绍受激拉曼绝热转移的基本理论，然后介绍拉曼光实验系统—我们通过拍频锁相锁定两台自由运转的激光器从而进行相干的量子操控。我们在大失谐三能级体系中实现了基于暗态以及亮态通道传输的受激拉曼绝热转移，并对一个叠加态进行了翻转。该结果对于利用绝热技术实现量子计算做出了有意义的铺垫。　　在第四章中我们首先介绍超绝热传输的原理，包括二能级以及三能级的超绝热过程的模型;然后介绍用于实现三能级超绝热的微波系统以及测量微波单独作用下原子的演化过程;最后我们介绍了三能级超绝热的实验研究，我们通过微波辅助提高了处于非绝热区域的受激拉曼绝热转移的效率。　　在第五章中我们研究了自旋轨道耦合原子干涉仪。我们发现利用光诱导人工规范场可以实现对冷原子缀饰态和外态的相干操控。这种原子干涉仪利用激光诱导人工规范来相干分束和合并处于不同赝自旋的冷原子，在空间中形成包围一定面积的闭合路径，从而可以对转动进行响应。与传统的拉曼型内态原子干涉仪相比，自旋轨道耦合原子干涉仪的面积（或转动灵敏度）和原子的质量成反比，因此通过选择轻质量的原子可以增加面积，使灵敏度提高一个量级。