对量子系统实现精准操控是量子信息处理中的重要环节,而实现这一目标面临诸多难题。首先,量子系统会与环境发生耦合,导致系统出现退相干现象;其次,控制操作本身会存在各种误差,使量子系统演化偏离目标演化。目前用于实现量子精准操控的技术主要分为两类:闭环量子控制与开环量子控制。开环量子控制技术通过对量子系统引入外部控制操作来调制系统哈密顿量,使系统有效哈密顿量的演化趋近于目标演化。在这个过程中我们不必测量系统量子态和获知噪声环境的信息。本文围绕开环量子控制中的三个重要技术:滤波函数、动力学解耦以及组合脉冲,在核磁共振量子系统中开展了以下研究:一、动力学解耦技术可以延长量子态的相干时间,解耦序列可以看作在频域内对特定噪声的高通滤波器。我们研究了包含两种脉冲的复杂动力学解耦序列的滤波函数,给出了其在布洛赫球空间中的三维表示。借助滤波函数,我们讨论了三种序列针对纵向弛豫噪声和横向弛豫噪声的解耦能力差异,指出在使用脉冲资源相同的情况下,解耦序列的表现为序列结构和特定脉冲数目两种因素相互竞争的结果。二、我们在核磁共振系统中验证了复杂动力学解耦序列在混合噪声环境中的解耦表现,第一次在实验中观测到二次解耦序列的解耦优势。为了得到具有纵向弛豫和横向弛豫效应的噪声环境,我们完善了噪声模拟理论体系,首次提出利用控制场同时模拟两种弛豫效应的方法。计算解耦序列的滤波函数可以得出该序列在噪声环境中的演化保真度,实验结果精准的符合了滤波函数的理论预测。三、我们在核磁共振系统中验证了级联组合脉冲在两种时变误差同时存在时的鲁棒性表现。这些原本用于消除静态或准静态误差的组合脉冲,被证明在动态非马尔科夫噪声环境中同样具有鲁棒性,而级联组合脉冲可以同时消除原始脉冲中存在的脉冲长度误差和脉冲失谐误差。通过计算级联组合脉冲的滤波函数,我们能够得到该组合脉冲对两种误差抑制能力的差异,并找到脉冲能保持鲁棒性的噪声截止频率阈值。我们在实验中证实了级联组合脉冲的解耦表现,实验数据和滤波函数预测一致。