量子信息科学是量子力学与信息科学相结合而形成的一门交叉性学科,其研究方向主要包括量子模拟、量子计算、量子传感、量子通信和量子密码等。由于量子信息科学包含了量子物理的诸多特性,所以在很多方面都表现出明显的优势,如量子计算的强大并行计算能力使其计算速度远快于经典计算,能胜任很多经典计算不能完成的任务。这篇论文介绍了量子信息科学的基础知识,如量子比特、量子逻辑门、量子纠缠等。目前,量子信息科学距离实用化还存在一些困难,如初态的制备、末态的测量、量子退相干等。基于这些困难的存在,人们致力于克服这些障碍,以尽早实现量子信息科学的实用化。其中,如何有效克服量子退相干是一个有趣的研究课题。本文介绍了现有的克服量子退相干的三种常见方法,分别为量子纠错码,无消相干子空间和量子动力学退耦合,文中重点介绍了动力学退耦合。动力学退耦合中有两种重要的方法,一是周期性动力学退耦合(periodic dynamical decoupling,简称PDD);二是Uhrig动力学退耦合(Uhrig dynamical decoupling,简称UDD)。在XY型的海森堡相互作用中制备簇态时,PDD和UDD都能有效消除系统中不想要的次近邻相互作用,其中UDD抑制次近邻相互作用的效果要优于PDD。具体如下:在具有XY型相互作用的自旋链中,可以分两步操作制备可用于量子计算的簇态。现有的大部分制备簇态的方案仅考虑自旋间的最近邻相互作用,而忽略了远程相互作用的影响。当考虑到实际情况中不可避免的量子自旋间的次近邻相互作用时,制备的簇态的保真度会随着粒子数的增加而不断降低。研究表明,应用周期性动力学退耦合能够有效抑制此次近邻相互作用噪声。考虑到UDD抑制噪声的效果一般优于PDD。为了进一步抑制XY模型中的次近邻相互作用,提出应用UDD抑制次近邻相互作用的方案。研究结果表明,当外加脉冲总数相同时,UDD方案制备得到的簇态的保真度数值大于已有的PDD方案,即抑制XY模型中的次近邻相互作用的效果优于PDD方案。