量子力学对信息科学和技术的应用，产生了量子信息学这一重要新兴交叉学科。从20世纪80年代初到现在的短短20多年，在这个新兴广阔的领域的研究过程中，不断取得辉煌成就。量子信息技术使信息科学从经典时代跨入量子时代。并且可以解决许多经典信息所不能完成的信息处理功能，该学科已经成为当前国际前沿热点课题之一。在量子信息领域，离子阱已经被广泛应用于科学技术研究的各个方面，尤其离子阱技术为量子计算和量子信息等一些应用前景的理论研究提供了实验支持。自从1995年Cirac和Zoller提出了囚禁离子计算方案以来，基于囚禁离子的量子信息处理的理论研究和实验探索取得了惊人的成就。利用囚禁离子与光场的相互作用，实验物理学家不仅能够精确操控囚禁离子的内部电子态，也可以精确操纵囚禁离子的外部振动量子态，为可控条件下进行量子计算，量子通信等方面的研究提供了可靠的理论和实验基础。本文主要研究运用囚禁离子系统，制备量子逻辑门和量子隐形传态方案。全文的主要内容分为五章： 第一章简要的介绍了囚禁离子系统的物理理论和实验基础，以及与激光场的相互作用，为以后几章的工作奠定了理论基础。 第二章介绍了量子信息中的基本的概念，诸如量子逻辑门，纠缠态，为后续几个章节的工作做了铺垫。 我们的研究工作主要体现在第三章和第四章。 第三章提出了利用二维囚禁离子系统制备几种基本量子逻辑门的方案。在二维囚禁离子与光场相互作用系统中，通过适当选取激光场与离子内部跃迁频率的失谐量，可以简化系统的哈密顿量，该系统需满足Lamb—Dicke极限，并要求光场的Rabi振荡频率远远小于离子的振动频率的条件。在这些条件下，进一步推导出受控非门(C—NOT门)、交换门与相位门的实现方法。在此方案中，不用考虑离子间的相互作用，只对单个离子进行取址，有一定的方便性。 第四章提出了基于离子阱系统的两离子纠缠态的量子隐形传送方案，本方案显著的特点是对振动模的加热不敏感，通过对离子内部态可以精确测量而不需要Bell态测量，并且量子隐形传送的成功机率可以达到100％。 第五章对本文的工作进行了简要总结，同时也对这一研究领域的发展做了展望。