量子网络不仅在理论上可以无条件安全地传递信息,还拥有巨大的信息处理潜力,因此受到了广泛的关注,成为当前信息领域研究的前沿热点。而由于光子具有不易退相干、易于操控、易于探测等优点,线性光学量子网络在量子密钥分发、量子私密共享、分布式量子计算等许多量子信息研究领域中都有着不可替代的作用。在本文中,我们基于线性光学量子网络,主要在三个方面:构建量子网络的基础技术验证、量子网络中的多体量子关联性验证、量子网络在量子信息和量子基础物理研究中的应用,做了相关研究。本文主要研究成果和创新点如下:在量子网络的基础技术验证方面,我们首先在实验上实现了基于十二光子纠缠网络的全光量子中继器,得到了与无量子存储器的多信道并行纠缠交换方案相比更高的纠缠分发成功概率。其次,我们针对量子网络中的多体量子纠缠态开发了具有更高蒸馏效率的随机纠缠蒸馏技术,从而实现了对量子纠缠资源的有效回收。这两项技术的研究对建设广域量子网络有着重要意义,并能在未来的实用化量子网络中发挥作用。量子网络各节点间量子关联是区别于经典网络的主要特征,也是保证量子网络安全性的基础。基于线性光学量子网络我们在这方面完成了三个具有前瞻性的实验探索。首先,我们利用传统的最优纠缠目击方案分别成功分析了多节点量子网络的内在纠缠结构。然后,考虑到实际过程中测量装置的不完美性可能带来对量子纠缠的误判,我们进一步利用与测量设备无关的纠缠目击方案验证了量子网络中的多体量子纠缠。再次,我们基于多体量子系统的量子导引性质开发了一套识别量子网络中经典节点个数的方法。这些研究在评估未来量子网络的安全性方面都有着重要的应用价值。另外,基于线性光学量子网络我们还完成了两个具有实际应用价值的实验。首先,我们在实验上实现了量子私密共享(3,3)阈值方案,并证明其满足了量子私密共享的三个要求:私密性、可靠性,和分享纠缠的能力。其次,我们在线性光学量子网络中成功地扭曲了一个不受控制的自由演化二能级系统的时间。这一研究为我们理解时间的本质这一永久性的课题提供了新的见解,并在量子纠错中有着重要应用价值。