量子信息科学是量子物理学、计算机科学、经典信息论结合而成的新兴交叉学科,量子信息科学的核心在于利用量子力学的特性,对信息的载体量子比特进行操纵控制,以量子力学特有的方式进行信息的编码、存储和传递。量子纠缠是量子信息科学最基本的资源,一种新的多粒子特殊纠缠态—簇态备受人们关注。簇态量子计算,也称为单向量子计算,由Raussendorf和Briegel于2001年提出,计算的物理资源就是初始制备的多量子位纠缠簇态,信息的写入、之后的计算（处理）以及计算结果的读出都仅通过对单量子位测量进行。利用单量子位测量实现逻辑态的么正演化,完成量子信息处理任务,凸显了量子测量在量子信息处理中的积极作用,是量子信息、量子计算机研究的一个重要进展。近年来,人们对簇态进行了大量研究,使得簇态在光量子计算、容错量子计算、单向量子计算机等方向上的应用迅猛发展。本文介绍了簇态的制备及性质,研究了簇态上的量子计算原理,并提出了自己的制备簇态的方案,利用段路明[1,2]提出的单光子脉冲与约束在半透腔中的原子相互作用实现了控制相位门,把单光子脉冲（可用弱相干态代替）与半透腔中的原子制备在簇态上。并根据黄运峰[3]等提出的方案,将其直接应用到量子隐形传态,实现了量子CNOT门从局域光子与原子之间到非局域原子与原子之间的隐形传送。在论文最后一章,我们研究了簇态在量子通信中的应用,并介绍了一个方案—利用四比特簇态的量子安全直接通讯方案,该方案以一维线形四比特簇态为资源,在其上经过一些酉操作和单比特测量,即可实现量子安全直接通讯,并给出了安全性分析。