在上个世纪初,著名的物理学家马克斯·普朗克提出了一个新的物理概念:量子,它被认为是现代物理学中最重要的概念之一。在物理学中,量子被用来表示一个不可被分割的基本个体,是将物理学从宏观世界带入到微观世界的基石。由此发展出的量子力学和量子光学等学科也已经成为现代物理学的重要研究领域。我在博士期间的主要研究方向是以原子系综为基础,通过非线性光学过程来产生量子关联光束和量子纠缠光束等量子资源。量子资源已经被证明可以应用于量子通信、量子计算和量子精密测量等方面。目前可以产生量子资源的方法包括光量子、超导量子比特、离子阱和超冷原子等。其中各种方法都有着各自独特的优势和应用前景。对于光量子而言,由于它有着相干时间长、操控简单、与集成光学相容和拓展性好等特点,近年来受到越来越多的关注。而我们所用的非线性过程为四波混频过程,更是在近年来被证明是产生量子关联光束和量子纠缠光束的有效方法之一。本文主要介绍基于四波混频过程构建量子网络的实验研究。具体将从以下三个方面介绍:1、在实验上成功搭建了级联四波混频系统,在连续变量量子体系中产生了三组份量子关联光束。通过强度差探测方法对输出光场的强度差压缩度进行了测量。在理论上对三组份量子关联中成对关联进行了表征,并在实验上进行了相关测量。同时分析了所有的成对关联对系统增益的依赖性。我们的结果为多组份量子关联光束内部结构的分析提供了新的思路。2、在实验上构建了一个空间结构泵浦光束,通过这种空间结构的泵浦光束在一个热铷原子池中集成了七个非线性相互作用过程,利用这七个非线性过程,产生了连续变量六组份纠缠网络。由于量子纠缠是脆弱的,并且容易和外部环境发生作用,所以我们在实验上模拟了三种可能会在实际应用当中遇到的情景,并在这三种情况下研究了损耗对六组份纠缠网络的影响。预计我们的研究结果将会在实现复杂的量子信息任务中有潜在的应用。3、多组份纠缠是构建量子网络的基础,它的规模决定了量子网络的量子信息处理和承载能力。我们在两个方面对量子网络的规模进行了扩展,分别是纠缠的数量和纠缠的通道。我们创新性地将泵浦整形技术和光学轨道角动量复用技术相结合:首先,通过对泵浦光束进行整形,在单个原子系综中集成了七个非线性过程,成功构造出了一个空间分离的六组份纠缠网络;然后通过光学轨道角动量复用技术,在每一个节点上都确定性地产生了11个相互正交且可同时访问的纠缠通道,从而在单个铷原子蒸汽池中生成了基于光学轨道角动量的量子网络。利用基于光学轨道角动量模式的量子纠缠检测方案在实验上对输出光场之间的纠缠特性进行了验证。除此之外,由于相干叠加的光学轨道角动量模式在大气湍流等条件下的抗损耗特性,所以我们还对相干叠加的轨道角动量模式之间的纠缠特性进行了研究,充分的展示了系统丰富的量子特性。实验结果表明我们的方法为构建大规模光学量子网络提供了一个新的途径。