量子态是量子信息的必备要素,它的非经典性是实现量子优越性的重要保证。近年,在连续变量光量子信息领域中,由于多模系统能提供更多的量子资源,非高斯系统比纯粹的高斯系统更具优势,光量子态的研究已呈现从双模纠缠到多模纠缠,从高斯到非高斯的趋势。探索非高斯态的非经典性及其量子优越性成为当前研究热点。目前,减光子操作制备的多模非高斯态,其纠缠内在不可分性、多模Wigner负性、非高斯性局域扩散性等特性已被发现,但探索更多非经典性并挖掘其潜在应用价值仍十分重要。本文将研究该多模非高斯态的非经典性及其应用。主要内容包括:1.证明高斯态在减光子操作下,其两体纠缠度的最大增量为ln（2）。众所周知,减光子操作可增加高斯态的纠缠度,但具体增量尚不明确。我们基于Rényi-2熵的纠缠度量,证明高斯态在减光子操作后,两体纠缠度的增量极限为ln（2）。这个上限对所有高斯态都有效,与高斯态的模式数量和纯度无关。该结论为多模高斯态纠缠蒸馏的实现提供了理论依据。2.发现减光子操作可提升部分高斯态的纯度,并证明其最大增量为20%。由于不可避免的耗散和退相干效应,实验上无法获得纯态,如何提升量子态的纯度变得迫在眉睫。我们发现可直接利用减光子操作提高部分高斯态的纯度,并证明纯度的最大增量为20%。在此基础上,我们分析了单模和双模高斯态纯化的案例,验证了以上结论。该方案为多模高斯态纯化的实验实现提供了理论依据。3.发现可利用相敏非高斯性优化相位灵敏度。利用量子算符的对易性和Bogoliubov变换,找到一种新型的灵敏度增强机制——利用相敏非高斯性优化相位灵敏度。以减光子操作的SU（1,1）干涉仪为例,我们不仅发现该机制能极大增强相位灵敏度,而且给出其适用范围——弱光环境下的小相位测量。该机制是利用非经典性实现量子优越性的一个成功案例。我们不仅发现了减光子操作制备的非高斯态的更多非经典性及其特性,而且挖掘了其应用价值。这些研究结果将助推多模非高斯量子网络的实验实现与连续变量光量子信息的理论发展。