近年来,量子技术已成为学术和工程应用的热点研究领域,如何将量子技术具体应用到工程实践中去成为学术界共同研究的话题。随着航天科技的快速发展,高精度的导航测距方法和精确可靠的卫星姿态确定系统越来越受到世界各国的重视。针对星间测距和卫星姿态测量两个方面,本文利用量子纠缠测距和角度偏转弱值放大测量这两种量子测量方法对其进行原理实验验证。主要研究内容为:量子精密测距技术利用了量子态的纠缠、叠加等非经典特性,从基本原理层面突破了传统测量技术的经典极限,提升了测量精度和灵敏度,具有很高的潜在应用价值。尽管量子测距存在诸多优点,但是由于纠缠光子容易产生退相干现象,同时需要软硬件配合起来进行数据处理,实验系统的设计和搭建仍然比较困难。本文搭建了一种小型纠缠源实验系统,对量子测距的抗干扰能力和符合测量原理进行了相关验证。通过地面量子符合测量实验结果表明,量子测距较于传统激光测距有较好的抗干扰能力,测量的累积时间越长,其时间关联的符合计数值越大,但信噪比不是线性增加的,一般可以根据实际环境选取适当的累积时间来提高信噪比,同时验证了可用延迟器产生的延迟时间来代替不同长度光纤的距离,从而在一定程度上为量子测距实验系统的设计和应用带来方便。弱值放大是最近国际上重点研究的一种量子测量方法,相较于其他测量方法,弱值放大技术可以在探测较少的光子数的情况下得到大量的信息。本文针对传统卫星姿态测量精度有限这一实际问题,利用弱值放大测量方法来进行卫星微小偏转角的测量,给出了弱值放大测量的基本原理和方法,搭建了基于Sagnac干涉的偏转角弱值放大系统,并采用了PDH稳频率技术对光束质量进行改进。实验结果表明,该方案结构紧凑简单,满足实时探测的要求,在压电转向镜相同的偏转角度下,弱值放大技术比传统激光测量方案更加灵敏,实现了横向平移26.98倍的放大。该弱值放大技术使得系统保持较高探测性能的同时,放宽了对测量系统探测器的指标要求,适用于利用低分辨、小动态范围探测器进行高精度探测。最后本文从理论上给出了另一种新型的弱值放大偏转角测量方案,可直接测得入射光束的偏转角,对于卫星测姿来说,相较于以往的弱值放大偏转角测量方案,新方案中的干涉仪可以整体放置在地面基站或者卫星上,而无需分置两处,因而该新方案更适合在卫星测姿方面进行应用。