量子信息科学是基于量子力学和信息科学等多个学科交织形成的一门新兴的科目。它可以实现对信息的编码、传输和计算,提高计算速度,确保信息安全和提高测量精度。量子信息科学在处理信息方面能突破现有经典信息处理的极限,近年来备受科学家的关注,具有丰富的研究内容和良好的应用前景。随着量子信息的发展,量子网络受到了人们的关注。多组份高斯纠缠态是重要的量子资源。Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)纠缠态和Cluster纠缠态是两种常见的多组份纠缠态。GHZ纠缠态已经被用于构建量子隐形传态网络和实现受控量子密集编码。Cluster纠缠态常被用于量子计算中,制备一个大尺度的Cluster纠缠态,通过测量和测量结果的前馈可以实现单向量子计算。大尺度的量子网络可以通过连接多个空间分离的网络来构建。那么如何实现两个空间分离的局域量子网络连接?同时保持多组份纠缠态的纠缠特性呢?一个可行的方案是利用量子纠缠交换连接两个空间分离的局域量子网络。理论研究表明,通过量子纠缠交换连接由多组份纠缠态构成的原子钟节点,可以构建一个量子钟网络,并且大大提高时间的精度和稳定性。量子纠缠交换是实现量子通信网络的一种重要的技术手段。量子纠缠交换最初在分离变量光学系统被提出和验证,之后拓展到连续变量光学系统。最近,在分离变量和连续变量之间的纠缠交换也被证实,它能够实现混合型量子信息传输。然而,在两个空间分离的多组份纠缠态间的量子纠缠交换还没有被验证。结合我们实验室已有的实验基础和条件,利用实验制备的多组份纠缠态光场,根据不同多组份纠缠态的类型设计相应的联合测量方案和前馈,实现两个高斯多组份纠缠态之间的量子纠缠交换。通过此方法,我们可以在两个局域量子网络中的节点之间建立量子纠缠,为之后进一步发展广域量子通信网络提供技术参考。本文的主要研究内容如下:1.我们制备了两个空间分离的连续变量三组份GHZ纠缠态,然后利用量子纠缠交换的技术,通过联合测量和前馈,实现了这两个空间分离的多组份纠缠态之间的连接,获得连续变量四组份GHZ纠缠态。2.我们研究了GHZ纠缠态和EPR纠缠态之间的量子纠缠交换,同时还分析了信道损耗对纠缠交换的影响。3.我们利用量子纠缠交换的手段连接两个高斯cluster纠缠态,设计了不同结构的四组份高斯cluster纠缠态之间的连接方案。这种方法可以用来实现两个由连续变量cluster态构成的局域量子网络的连接。所完成的研究工作创新之处如下:1.首次实验实现两个空间分离的多组份纠缠态之间的连接,并且分析了信道损耗对两个多组份纠缠态量子纠缠交换的影响。2.通过量子纠缠交换的手段设计了不同结构的cluster纠缠态之间的连接方案,结果表明所获得的新的纠缠态的结构可以与输入态的结构不同。