随着量子随机数在保密通信等领域的快速发展,为了保障随机数的产生质量和产生速率,对熵源质量提出了更高要求,也即需要对熵源特性实现更为精确地表征。目前针对熵源的评测主要对时域、频域的宏观动力学特性进行分析,如综合利用频谱、自相关、时序、李雅普诺夫指数、互信息、熵值等多方面信息;此外针对量子统计特性的研究也已开展,但对于关系相空间信息的准概率分布还有待深入研究,它为熵源的精确表征及在保密通信中高质量熵源的制备提供必要的前提。本文对实际过程中如何降低系统损耗和非理想器件的影响,精准高保真的测得光场相空间Wigner准概率分布的全部信息进行了进一步研究,并实现了97.6%的高保真重构。针对以上问题,本文的研究内容如下:（1）首先介绍了量子随机数、相空间重构技术的发展现状,讨论了最大似然法在平衡零拍量子层析探测技术中的应用和最大似然法在重构量子态相空间上的优势,对平衡零拍量子层析探测技术做了具体的研究,在平衡零拍量子层析探测的基础上完成了最大似然法利用正交分量数据重构密度矩阵和Wigner函数的理论推导过程,并对不同熵源（压缩态、混沌热态）的相空间分布Wigner函数做了理论分析,引入了系统存在损耗情况下理想的Wigner函数公式,通过保真度定义得出在特定损耗下保真度随压缩态压缩度、混沌热态平均光子数的增大不断增大。（2）不同熵源情况（真空态、放大自发辐射）下量子态实验重构的结果分析。首先重构了真空态光场的Wigner函数,并与理论结果进行对比,其保真度可达99.5%;同时分析了最大似然法重构过程中保真度随迭代次数的变化情况,随着迭代次数的增大,我们实验上重构得到的密度矩阵与理论上的密度矩阵之间的保真度逐渐趋于稳定,当迭代次数为2000时,实验上得到的密度矩阵与理论密度矩阵之间的保真度稳定在0.995;利用Dephi程序完成最大似然迭代过程,程序运行时间随着截取光子数态基范围、数据点数、迭代次数的增大而增加,而保真度变化非常微小。然后在实验上重构了放大自发辐射的Wigner函数,随着光强的增大,测得的放大自发辐射相空间分布相较于真空散粒噪声极限分别放大了3-6倍。（3）最后在实验上重构了不同状态混沌激光的密度矩阵和Wigner函数,通过调控偏置电流、光反馈强度制备了带宽分别为3.2 GHz准周期、7.3 GHz中等过渡、11.5 GHz相干塌陷状态的混沌激光,进而利用平衡零拍量子层析测量及最大似然法重构获得三种不同状态混沌激光的密度矩阵及相空间Wigner准概率分布,测得的混沌激光相空间分布相较于真空散粒噪声极限放大了1.5、2.5、3倍。由于背景噪声及系统损耗在相空间分布重构过程中导致Wigner准概率分布保真度偏低,于是综合对背景噪声及整体系统损耗的测量分析,确定-44 d Bm的背景噪声和8.9%的系统损耗,并在重构相空间分布中扣除背景并对损耗进行补偿,实现了三种状态混沌激光相空间Wigner准概率分布的测量保真度从74.9%、81.2%、84.8%到95.5%、97.0%、97.6%的显著提升。