当前,量子信息科学已经成为前沿科学的研究热点,因其具有超越经典系统的量子优越性而备受关注,在二零二一年更是被教育部列入本科新专业,对量子信息科学的深入研究具有显著和深远的战略意义。本文以量子相干和量子导引为主要研究内容,在理论研究上,研究了高维系统的相干迁移,在实验研究上,使用线性光学系统,验证了相干互补性关系,两方面均取得了一定意义的创新成果,主要包括以下几个方面:1.研究了高维系统的相干迁移两体qubit系统一阶相干与互相关的守恒定律是由Svozilík等人首先提出的。他们的理论为相干迁移的研究奠定了基础。在幺正变换下,通过引入高维量子态的Bloch分解形式,我们提出了任意m（?）n维系统的一阶相干与互相关的理论框架。与此同时,我们还推广了高维系统中的两种幺正算子,它们可以导致相干发生迁移并使得量子态获得最大一阶相干或最小一阶相干。同时,研究了开放量子系统中的相干迁移。以去极化通道为例,证明主系统的一阶相干随时间推移完全转化为2（?）4维系统-环境复合状态的互相关。我们的研究结果有望为相干和互相关等量子资源的控制提供新思路。2.实验验证相干互补性关系相干和量子导引是量子系统的两个基本特征。对于两体qubit量子态,我们用一阶相干和量子导引不等式的最大违反分别用于量化量子态的相干和量子导引。最近已经提出了一阶相干和量子导引之间的互补关系。在本文中,我们通过制备高保真双光子偏振纠缠态,设计了一种全光学装置,以对互补关系进行实验验证。我们提出了一种用于实验测量一阶相干和量子导引的可操作方法,并通过重构初始状态的密度矩阵来计算初始状态的纯度。为光量子技术的应用提供了有价值的参考。