量子力学是二十世纪科学进步的一个伟大的里程碑。它的创立和发展不仅漂亮地解释了原子、原子核结构、基本粒子的产生和湮灭等许多重要的物理问题,而且也促成了原子能、激光等重大技术发明。随着信息技术的不断发展,物理的存储单元及其系统尺度变得越来越小(甚至变成单个原子),量子效应就会越来越明显。以量子力学原理为基础的一门新兴学科,量子信息科学应运而生。在量子信息学中,量子纠缠扮演着至关重要的作用,它是量子计算和量子信息的重要基础资源,也是量子系统具有众多奇妙特性的根源。腔量子电动力学(Cavity Quantum Electrodynamics-CQED)也是一门新学科,它的一些研究成果为人们展现了许多重要的基本物理现象,使人们进一步认识了局域空间中物质粒子的相互作用及其原因。它作为量子计算与量子信息实现的量子物理系统之一,在量子信息科学领域有着光明的应用前途。　　本文在梳理了量子信息基本理论知识及其实验进展的同时,着重分析研究了腔QED系统、介绍了相关实验器件和实验进展;最后,我们对多粒子量子纠缠态的制备问题以及纠缠态在量子信息中的运用进行了研究。本文主要研究成果为:　　基于腔QED系统,我们设计出实现多原子簇态的制备的方案。本方案建立在原子与腔场的大失谐极限条件下,腔场只被虚拟的激发,导致腔场布居可忽略不计,因而从原子到腔场没有量子信息传递。方案也不对腔的耗散敏感,于是降低了严格的强耦合条件。最后我们分析了方案的实验可行性。　　我们还研究实现了基于密钥分享的量子密集编码的腔QED方案。在该方案中,合作是一个关键性因素。尽管飞行的光子容易被检测,没有合作谁也不可能获得信息。基于安全性因素以及原子作为静止比特而光子作为飞行比特适合于长距离量子通信的特性,从而使我们的方案具有更加突出的优势。