经典物理学中的测量过程,不妨可以理解为对被测者客观物理实在的忠实且不加改变的提取。然而在量子体系中,“物理实在”的内涵变得值得商榷,而测量过程也一般也不可避免的对被测系统产生影响,此即量子测量对被测系统的反作用。表现为不确定性、非定域性、互文性等等的量子世界与经典经验之间的种种不同,既“鬼魅般的折磨着每一个科学家的灵魂”,又呈现出缤纷炫丽的新物理,也已初见端倪的指引着技术的发展。这其中,量子测量和控制是极为重要的基础。本论文将从量子弱测量和弱值,量子测量中的误差和干扰关系,以及一个具体的量子光-机械振子系统的基态制备(被动冷却),这三个角度来对量子测量及其反作用“管窥蠡测”。“弱测量”特指具有后选择过程的较弱的测量。不同于通常量子力学公设中的投影测量(强测量),弱测量得到的测量结果反映在“弱值”里,而非通常的“期望值”。依定义,弱值可以是复数,模值可以超过所测力学量的本征谱范围。这些性质令人匪夷所思,也得到了很多精巧的应用。由概念的命名可以看出,“弱”字强调了此中测量对系统的可以忽略不计的反作用。而本文将介绍一个出乎意料的结果：我们修饰了弱值的定义,将其中一个平庸的因子换成了一个在实验直接可得的量,并建立了一个新弱值的严格理论,发现“弱值”实际上可以用任意强度的测量(有后选择步骤)得到,即测量的反作用强弱与否无关紧要。这一结果可以有效解决弱值理论在一大类应用中的效率等问题。测量的反作用是对系统状态的扰动,直觉上,这种扰动的大小和量子测量的准确度之间存在互补关系。但这种互补关系直到最近才得到学界的关注,而且引起了不大不小的争论。作为本论文的第二个主题,我们将介绍相关背景,并提出一个全新的理论,它避免了之前理论中存在的一些问题,并揭示出这种测量误差-干扰关系同量子不确定性之间的联系。我们发现,在态相关的意义下,如果用概率结果的分布作为量化误差和扰动的依据,那么,这种误差-干扰的互补关系存在与否,是由相关力学量不确定度的大小来决定的。以上都是对量子基础理论的研究。在第三个部分,我们将关注一个具体的光-机械振子系统(或称光力系统)。此系统最初是利用光场来间接测量机械振子所受微小力学效应的,尤其是引力波探测的LIGO项目。随着技术发展,现在已经得到更多的发展,在量子信息操控、量子物理基础等方面的研究都有重要的意义。在这个系统中,可以利用光场测量机械振子的位移或者受力,也可以利用此反作用来给振子制造阻尼,从而自动降低机械振子的能量量子数,实现对振子的准基态冷却。标准的冷却方案在系统参数位于边带不可析区域时失效,我们开发了一个方案来解决这个问题。