量子信息是以物理和信息学等学科交叉形成的新型学科,其中量子计算是量子信息的主要分支之一。根据量子叠加性和纠缠性,量子计算在运算能力和运算速度上相较于经典计算都有指数级的增加。由于其显著的优越性,量子计算已经成为当今最热门的研究领域之一。目前,实现量子计算的物理平台主要有核磁共振系统、超导系统、量子点系统等等。其中,核磁共振系统由于其操作技术成熟、相干时间长,成为了实现量子计算和量子模拟的常用平台之一,尤其适合于中小型量子系统的实验研究。本论文主要研究噪声下不同量子系统的相关现象,并在核磁共振系统中模拟和实现。首先简单介绍了量子计算的相关原理和发展,接着详细介绍了核磁共振量子计算的基本原理、实验实现及操作技术、脉冲优化方法等,特别介绍了噪声注入技术,这种方法在之后的两个研究工作中都有涉及。最后介绍了本论文的两个主要研究工作:（1）在核磁共振系统中实现了对光合作用能量传输的模拟。根据量子相干性理论,我们建立了在核磁共振系统中有效模拟任意噪声谱密度的光合作用能量传输的实验方案,利用噪声注入原理得到了德拜噪声的时域函数,并应用脉冲优化方法在两比特系统中实现了对四比特光合作用能量传输的模拟,其计算复杂度低于级联运动方法。另外,我们利用Ramsey实验验证了德拜噪声。（2）在核磁共振实验上实现噪声诱导绝热。噪声对量子系统不仅仅是阻碍作用,有时噪声会促使量子系统的演化产生新的现象。有理论工作已经证明,横向弛豫白噪声的加入会增强甚至诱导绝热。我们在单比特和两比特系统中,验证了噪声诱导绝热的正确性,实现了绝热的Hadamard门和纠缠态。特别地,我们利用混合噪声注入的方法实现了单比特时变哈密顿量的演化,此方法也可用于其他量子系统中。