量子力学作为一门前沿科学，从其诞生发展到现在已经100多年了。它的很多结论因其反直觉而被广泛质疑，又因其每每通过实验的检验而被认可。如今，量子力学在各个方面几乎都有对传统物理学的革新和补充，深刻地影响着人类生活。量子信息是量子力学与信息学的交叉学科，它帮助了人们从信息论的角度对量子力学进行解读，同时也为信息学研究提供了更深厚的内涵。目前的研究显示，经典物理可以被认为是量子力学和相对论在宏观低速情况下的近似，因此对量子力学的研究可以在更高更广更精确的角度对现实世界的现象加以指导。量子信息在近些年由于实验和理论的快速进步，产生了众多的影响力巨大的成果，也吸引着越来越多的人加入研究。
　　光作为普遍的自然现象，对它的研究在很多科学突破里扮演了重要的角色，比如，杨氏双缝干涉，黑体辐射，光速不变等等。本文借助光子作为量子比特的载体，通过具有易操作，相干时间长，可操纵自由度多等优点的线性光学系统来实现对量子系统鉴定的实验研究，本文所取得的主要研究成果如下:
　　1.具有最优鲁棒性的两体和三体纠缠态量子自检测的实验研究。
　　我们用高质量的两量子比特和三量子比特纠缠源分别在实验中研究了在用CHSH不等式对两体和Mermin不等式对三体量子态自检测时给出的鲁棒性下界，实验结果显示理论方案提出的两个下界对于实验上制备的各种纠缠态都吻合得很好。一个鲁棒的量子自检测得以首次概念演示，并且体现这种鲁棒性达到了实际应用水平。
　　2.两体任意纠缠纯态的量子自检测的实验研究。
　　在我们的工作中，借助于光子的全同性和路径自由度，在实验构建了最多四维的路径-偏振双光子纠缠态，并以此演示了一个适用于两体任意纠缠纯态的自检测方案。实验结果显示，我们制备的高质量的纠缠态可以几乎达到自检测方案所用的不等式的最大违背，并从这些不等式的关联可以推断出两体任意纠缠未知纯态的施密特系数，实现局域等距映射等价意义下的态鉴定。
　　3.实验实现纠缠交换过程中贝尔态测量的量子自检测。
　　我们在单个光子的路径和偏振自由度之间实施了一个完整的贝尔态测量并且在纠缠交换剩下的另外一个光子偏振和路径上的两个量子比特上取得了很高程度的CHSH不等式平均违背，这些对与非平凡的贝尔态测量的自检测都是必须的。另外我们的方案结合了纠缠交换之前和之后的量子态关联信息，因此所发生的贝尔态测量的质量得以被精细地推断出来。
　　4.实验实现两光子和四光子纠缠态的局域最优的量子纠缠态鉴定。
　　我们参考之前文章中的方法改进了理论上方案使之可以适用于有噪声的情形，并实验上对两光子偏振纠缠态和四光子偏振纠缠态做了非自适应的局域最优的量子纠缠态鉴定。在测试中，根据结果估计的不保真度都和所用光子数成反比关系，非更高阶的关系体现了这种方法相比以往方案在效率上的优势。与需要非局域测量的全局最优策略相比，这种方法只会引起效率上固定倍数的下降，此外，这种新方案所需的测量基的种类相比标准量子态层析也减少很多，减轻了对实验装置的要求。
　　5.经典通信增强的局域最优的量子纠缠态鉴定的实验研究。
　　相比上面的只采用非自适应的局域最优的量子纠缠态鉴定方案，在方案中引入经典通信，这种引入即时经典通信的方案又称为自适应测量方案，对某些纠缠态相比上面非适应性方案可以减少40％测量次数来达到相同的鉴定精度和置信度。结果显示经典通信可以显著的提升量子态鉴定的表现，并且可以把精度提高到更接近于最优全局鉴定方案的水平。这也促进了在量子态鉴定领域里对经典通信的应用和研究。