本文首先介绍量子信息学的量子力学基础。量子力学是关于微观世界的物理理论，着重讨论如何描述微观粒子系统的状态、如何描述微观粒子系统的力学量、微观系统态的演化和量子力学的测量理论、量子纠缠态及量子力学的新进展等问题。 第2部分阐述经典信息科学的极限与突破经典信息科学极限的途径。以电子器件为基础的电子计算机无法满足信息产业的需求，必须要考虑能够突破信息科学极限的新原理、新方法、新途径。量子力学的新进展所揭示的奇妙特性为信息科学提供了崭新的原理和方法，提供了突破经典信息科学极限的途径。 第3部分介绍量子信息论。量子信息论是用量子态编码的信息科学由量子通讯和量子计算机科学两大部分组成，这些理论都建立在量子态的纠缠性、非局域性等量子力学的奇妙特性基础上。纠缠性与非局域性在量子信息论中的应用可以创造出量子通讯中的绝对安全的密码系统，保证量子信息的隐形传态和量子计算机计算速度及容量的成千上万倍的提高等奇迹。 第4部分量子调控。通过控制一个两态量子系统，来分析控制在转变一个自旋1/2粒子的量子系统状态的过程中所起的作用。π脉冲的作用相当于一个量子逻辑非门的作用，它使量子系统的状态发生转换。换句话说，在与x-y横截面平行的平面上人为地施加一个共振磁场，对其中的粒子持续作用t<,1>=π/Ω长的时间，则构造(实现)了一个量子逻辑非门。如果我们施加不同持续时间的脉冲，可能使该系统的状态转换到基态|0>和激发态|1>的叠加态。由此产生一个量子位的旋转。同时，通过对量子系统中算符的幺正变换，表明对量子状态控制场的设计等价于对系统中算符实施幺正变换后，对波函数的幺正演化矩阵的设计。 第5部分量子态的等价类与量子逻辑门。在量子力学中，态的演化是一个幺正演化过程，态的演化过程可以用演化算子对态的作用来表示，幺正演化过程是时间可逆的。基于这一基本事实，Gerard’t Hooft引进了量子态的等价类概念，并用两组等价类之间的变换来描述量子态的幺正演化。本文利用等价类的概念及其变换来探究构建量子信息论中常用的通用量子门，给出通用量子门的推广形式。最后说明这些通用量子门可以基于双qubit体系内在的相互作用Hamilton量得以实现。