近些年来,关于里德堡原子的研究备受关注。在中性原子系统中由于里德堡阻塞效应的存在,在阻塞半径内最多只能有一个原子被激发到里德堡态,这就为多原子控制提供了一种有效的方法。并且里德堡阻塞效应被成功应用于制备量子态,实现量子逻辑门等。本文结合里德堡阻塞效应和Lewis-Riesenfeld不变量理论,提出制备多粒子GHZ态和实现多个目标原子的受控非门的方案,主要内容如下:第一章和第二章简述了与我们研究工作相关的理论基础。第一章介绍了受激拉曼绝热过程,以及受控非门,并拓展到多目标量子比特受控非门,同时对里德堡原子的阻塞效应作了简要介绍。第二章简述了几种常用的绝热捷径方案,这些方案可以加速量子态的演化并且使之稳定在绝热本征态下,以上方案为我们基于里德堡阻塞效应和绝热捷径来设计逻辑门提供了研究基础。在第三章中,我们应用Lewis-Riesenfeld不变量理论,对之前学者提出的基于里德堡原子系统制备N粒子GHZ态的绝热演化进程进行加速。通过数值模拟对比了绝热过程和加速方案,我们发现,在相同的里德堡相互作用强度下,加速方案获得目标态的保真度更高,用时更短,因此该加速方案更具有高效性。在第四章中,我们通过引入额外的辅助态,并结合Lewis-Riesenfeld不变量理论和里德堡阻塞效应,设计了实现多个目标原子受控非门的方案。通过数值模拟计算了各态的布居情况,分析了该理论方案的可行性,并且讨论了原子自发辐射的影响以及实验的可行性。本文的创新之处:1.相比于绝热方案,我们利用绝热捷径制备多粒子GHZ态的方案不需要严格满足绝热条件,所用时间更短;数值模拟表明,在目标态保真度相同的情况下,我们的加速方案所需要的里德堡相互作用强度更小,降低了实验难度,并且加速方案比绝热方案受原子自发辐射的影响更小。2.我们提出了快速实现多个目标原子受控非门的方案。目标原子的演化应用了绝热捷径方案,大大缩短了演化时间,利用该方案可以获得具有高保真度的目标态,通过五个操作步骤便可以实现目标原子为任意数目的目标原子受控非门,系统对于原子自发辐射的影响具有很强的鲁棒性。