现在,量子信息学已经成为物理学和信息科学研究的热点之一.和经典信息处理相比,量子信息处理具有很大的优势,可以大大地提高信息处理的效率和安全性.其中光学系统是非常有潜力的量子信息处理系统.因为光学量子信息处理有很多优点,比如光子不容易受外界影响,容易制备和传输,具有较低的消相干作用,而且单个光子的操作比较容易实现.本文介绍了量子信息学的基础知识和实现量子信息处理的光学方法,并且详细地介绍了超纠缠的概念和制备超纠缠的方法以及量子非破坏探测的原理和应用.　　本文首先提出了一个基于偏振-频率超纠缠和量子非破坏性探测的量子超密集编码方案.发送者Alice可以执行的操作共有16种,对应4比特经典信息,我们传送一个光子就可以实现4比特经典信息的传递.而且我们的方案是近似确定性的,不会破坏量子系统的状态.其次,我们提出了利用交叉克尔非线性和非破坏性探测实现两比特和三比特量子逻辑门的方案.两比特受控Z门中,我们用分束器(BS)来调节目标比特的相位,光子与交叉克尔非线性相互作用之后,我们又用了一个BS干涉目标比特在两个路径上的光子态,并根据零差测量和量子非破坏性探测的测量结果执行相应的幺正操作,实现两比特受控Z门.我们提出的受控非门只需要一次宇称检测,而且不需要辅助光子.当然,它也是近似确定性的.三比特量子逻辑门主要有两个:Fredkin门和Toffoli门.和交叉克尔非线性相互作用之后,根据零差测量的结果,我们需要对两个目标比特执行相应的U操作.再经BS干涉后,根据量子非破坏性探测器对光子所在路径的测量结果,在相应的路径上执行幺正操作,就可以实现三比特量子逻辑门.根据不同的U操作,可以得到不同的三比特量子逻辑门.Fredkin门和Toffoli门的成功概率都接近于1.而且这些两比特和三比特量子逻辑门都可以在非局域的情况下实现.