绝热技术是目前量子信息科学领域中应用非常广泛且较为成熟的方法。该技术的最主要优势在于它对实验参数起伏不敏感,而且系统的演化时间不需要精确控制。然而,由于绝热条件的限制,利用绝热技术进行量子态操纵通常需要相对较长的演化时间。而过长的演化时间可能导致方案难以实现甚至无法实现。为了克服这一问题,研究者们对绝热技术进行了许多优化的尝试。绝热捷径技术是优化绝热方法中较为成功的一个,并在近些年得到了广泛的关注。该技术通常使系统沿着一个非绝热过程演化使得系统的演化速度得到加快,并且获得与传统绝热方法一样的最终结果。另一方面,腔量子电动力学(QED)系统利用光子作为信息传输的载体,利用原子作为信息储存的媒介进行量子信息科学的研究,是目前量子信息科学领域中较为成熟并且有效的系统。因此,如何将优化绝热方法(本文主要指绝热捷径技术)与腔QED系统相结合,实现快速并且抵制噪声影响的量子信息过程是现阶段绝热技术研究领域中一个热点问题。本论文主要研究如何将绝热捷径技术应用到腔QED系统中,实现快速量子态的制备和操纵。本文主要内容如下:第一章,主要介绍了绝热技术,量子Zeno动力学,绝热捷径技术,和腔QED系统的定义和发展历史。简要概括了本文的主要研究内容和文章结构。第二章,主要研究在光学腔中实现多粒子快速布居数转移。借助Zeno动力学的子空间划分思想,我们在多粒子系统中利用不变反向驱动方法构建出绝热捷径,并实施了快速布居数转移。数值分析结果表明,利用该方法实现的多粒子快速布居数转移不仅缩短了绝热演化所需要的时间,而且对消相干具有鲁邦性。第三章,利用第二章中所设计的快速绝热演化方法实现了分离腔系统中的快速量子态操纵。数值模拟证明了本章提出的所有方案不仅缩短了绝热过程所需要的演化时间,而且对消相干具有鲁棒性。此外,方案中的演化时间不需要精确控制且不随粒子数的增加而增加,对消相干的鲁棒性也不随粒子数变化而变化。第四章,利用无跃迁量子寻迹算符在一个三粒子系统中构建了绝热捷径并实现了快速Greenberger-Home-Zeilinger态制备。数值模拟结果表明这个方案同样是快速且对消相干及参数起伏的影响具有鲁棒性。最后给出了全文的总结与展望。