量子力学与信息学的结合产生了量子信息学。量子信息学的基础是使用量子态来编码信息，即量子比特。由于量子系统拥有纠缠和相干等量子关联，这些关联使得某些量子任务拥有超越经典任务的能力。由于这种重要性，纠缠和相干的资源化理论依次建立。在各种量子体系中，线性光学体系在研究量子系统性质方面拥有非常显著的优势，其中包括:光子与周围环境的耦合非常弱，光学体系的相干时间非常长，实验可以在常温下进行。
　　因此，本文着眼于利用线性光学体系来研究量子系统的相干与纠缠的探测和度量。其中，第五到七章是本文的重点。
　　第五章.量子相干应用:多路径干涉仪波粒二象性测量
　　由于光子的波动性一开始是用干涉可见度来刻画的，因此，光子在干涉仪中的波粒二象性刻画和实验验证，长期停留在两路径的情形。随着量子相干资源化理论的兴起，研究者们提出了使用量子相干来刻画干涉仪中光子的波动性的方法，因此，适用于多路径的波粒二象性关系刻画的公式被陆续提出。在本章，我们搭设了一个三路径马赫-曾德干涉仪，使用l1范数相干度量刻画的相干来表达光子的波动性，实验上验证了一种紧的波粒二象性关系。
　　第六章.与测量设备无关的通用纠缠目击实现
　　纠缠目击的提出是为了帮助实验者快速判断一个量子态是否有纠缠，而不需要进行量子态层析。然而，纠缠目击的设计存在两个固有缺陷，一个是量子态依赖，另一个是测量设备依赖。前者限制了纠缠目击对未知量子态纠缠的探测，后者限制了纠缠目击探测结果的准确性。因此，我们实验上实现了一个与测量设备无关的通用纠缠目击(meausurement-device-independent and universal entanglement witness)，并演示了其同时可以作为一种纠缠度量。这种新的方法可以同时解决纠缠目击存在的两个缺陷。
　　第七章.计算机辅助的实验技术
　　随着计算机技术的发展，计算机逐渐进入工业生产、生活等各个领域，极大提高了控制精度和生产效率。与此同时，基于线性光学体系的量子信息实验引入了越来越多的电控设备，这为计算机技术引入量子信息实验奠定了基础。在本章，我们介绍了在第五、六章实验中使用到的硬件设备控制程序的设计、编写和使用方法。