量子中继器是量子信息中重要的组成环节。在量子网络中,脆弱的量子信息从发射方传递到接收方,不可避免的要经历退相干过程,其中包括光纤损耗和环境干扰。由此量子信息传递的直接距离被限制在约200km之内,而量子中继器就是用来扩展量子信息传递距离的重要仪器。一般量子中继包含量子纠缠交换,量子存储和量子纠缠纯化三个部分。其中量子纠缠的交换用来联结纠缠子区间,以避免长距离传输的光子数损耗,量子存储用来解决概率性事件带来的资源指数消耗,量子纠缠纯化用来解决退相干过程带来纠缠品质的下降。本论文的主要内容是基于冷原子系综的量子中继器的研究,其中包括以下几个方面的研究内容：(1)窄带纠缠光源的产生：利用自发拉曼散射的办法,在冷原子系综中同时产生两对光和原子的纠缠态,通过对其中的这两个光子进行Bell测量,我们将存储中的两个自旋波投影到一个Bell态上,形成一对偏振纠缠光子对的存储。在一段存储时间之后,可预言的读出一对偏振纠缠光子对,利用双光子量子态Tomography和Bell测量等方法验证了产生的纠缠光的品质。利用类似的实验方法,还可以实现三光子GHZ态的建立。这样,我们在实验上实现了窄带的纠缠光的制备。(2)任意偏振单光子存储：在冷原子系综上施加一个中等强度的轴向磁场,将原子的Zeeman简并态分离,经过光泵浦过程,建立两互相正交的磁不敏感态。利用电磁感应透明过程,将任意偏振的单光子量级信号光,存储为冷原子系综中的自旋波叠加态。利用自制的滤波系统(模清洁器等),对控制光进行高效的噪声抑制,对信号光进行高信噪比的滤波。实现了长存储寿命高保真度的量子存储。在4.5ms的存储时间,量子偏振态保真度为78.4%。(3)动力学退耦合延长量子信息在冷原子系综中的寿命：利用Raman双光子跃迁过程,对存储在冷原子系综中的自旋波叠加态施加CPMG序列的退耦合操控。量子过程保真度在8001μs的存储时间依然大于80%,相比于没有施加退耦合操控的存储寿命提高了3.4倍。