硬币落地,非正即反;骰子抛出,总有一面朝上。在人们生活经验中,世间的万事万物不论其怎么变幻无穷,都有一个确定的规律可循。正如爱因斯坦所说:"上帝不会掷骰子"。但是随着技术的发展,人类能够观察的事物也越来越多,很多现象已经不再符合人们的日常思维,例如黑体光谱、原子与原子核结构以及运动物体的电动力学等,为了能够很好的解释这些物理现象与难题,量子理论由此诞生。量子信息学是量子力学的一个重要的分支,从学科的角度来看,其实是量子力学与经典信息学相结合的一个新兴学科。经过多年的科学研究,遮在量子信息学上的神秘面纱已经被慢慢地揭开。量子信息学包含两类研究:一是量子计算,其主要研究的是量子计算机和适合量子计算且普遍通用的量子算法。二是量子通信,它的主要研究范围包括量子编码(quantum cryptography)、远距的离量子通讯技术以及量子隐形传态(quantum teleportation)等。这些都是用量子态的制备和操控做为基础,因此众多的研究人员都在对如何进行态的制备与操控做了大量的科学研究与探讨。除了具备必要的纠缠源外,实现量子通信和量子计算还需要信息运输载体,也就是各种微观领域的物理系统。我们经常使用的系统有:腔量子电动力学,超导,离子阱,光学系统,核磁共振系统等。因为光学系统具有可操作性强、不易受环境的影响以及信息易于传输等优点,所以在众多的物理系统中,人们更倾向于光学系统,这便使得光学系统能够在较短的时间内有了长足的发展。当然光学系统也并不是完美无瑕,它存在着光子之间不容易产生联系以及很难发生相互作用的缺点。为了克服这些不足,经过众多科研工作者坚持不懈的研究,终于找到了通过非线性交叉克尔介质来解决这一缺点的方法。在现实环境中,非线性交叉克尔介质的强度非常微小,很难满足实验要求。为了克服非线性强度小这一难题,人们通过各种方式来增强它的强度。最终,人们发现多能级原子电磁感应透明能够很好的解决此问题,帮助我们得到符合实验要求的克尔效应。本文主要讨论了在光学系统中实现Green-Horne-Zeilinger(GHZ)态的分辨,以及在非线性克尔效应的帮助下,实现Bell态以及多光子量子态的完全分辨,取得了如下成果:(1)利用hyper-entanglement来实现GHZ态的分辨我们设计了一个新的实验方案,通过用动量自由度或者极化自由度作为辅助粒子来实现完全的、确定性的GHZ态的分辨。通过以动量自由度或者极化自由度作为辅助粒子来实现量子态的分辨的方法,在其他的理论方案中也被使用过,但在其它的理论方案中,需要两个实验光路才能实现这两种方案,而我们只需要一个光路图就可以实现两种方案。不仅如此,我们可以做到对GHZ态的完全、确定的分辨。(2)利用quantumcommunicationbus来实现几乎确定的Bell态分辨我们设计一个方案,来实现几乎完全确定的两光子Bell态分辨。我们的方案使用了 quantum communication bus(qubus),非线性交叉克尔,线性光学元件以及量子非破坏性测量(QND)来代替以前方案中仅仅使用光学元件或者相干态等,并且不需要任何的辅助态。此外我们还将此方法推广到任意光子的量子态分辨,成功概率几乎达到1,为实现量子通信和量子计算提供了一个可行的实现方法。