量子存储是量子网络、量子中继、量子计算等量子信息处理的应用中一个重要的组成部分,而基于冷原子系综的量子存储是目前综合性能表现最佳的存储系统,已经获得一系列重要进展。本论文中的第一部分介绍的是利用双光子拉曼跃迁对冷原子量子存储中的自旋波进行相干操控的研究。我们在实验上利用拉曼rephase过程成功抑制了自旋波的退相干,将存储寿命提升了六倍,并且证明了读出光的单光子性；这是首次验证可以利用自旋回声技术在单量子水平上延长自旋波存储寿命,并且弥合了之前的理论矛盾。另外,我们还演示了利用拉曼跃迁和拉莫尔进动在Bloch球中对自旋波量子比特进行的任意旋转和单比特门操作,其中绕x,y, z三个坐标轴旋转之后的量子态保真度可以达到98.8%,而sigmax, sigmay, sigmaz以及Hadamard这四个单比特门操作的平均过程保真度为94.7%。最后,我们利用驻波光场驱动的拉曼拉比跃迁演示验证了一个量子光刻的理论方案,并在实验中将原子条纹制备的分辨率提升到了光学驻波衍射极限的九倍以上。本论文中的第二部分主要描述了一套超冷玻色费米混合气体实验装置的搭建,以及量子简并混合气体的制备。这套实验装置可以同时冷却、装载和蒸发Na和K这两种碱金属原子,同时对K原子的三种同位素也都可以工作。目前获得的混合简并气体中,Na23 BEC和K40费米气体的典型原子数大约都在十万左右,并且温度约为0.4至0.5的费米温度。该超冷玻色费米混合简并气体的制备,为后续利用Feshbach共振和双光子STIRAP过程产生绝对的振转基态极性分子提供了实验基础。