本论文致力于从实验上探究光量子信息科学中一种新兴的研究框架,其整合了传统上分隔已久的两种分别基于离散变量与连续变量的路线,将光子探测（光子数）和平衡零拍探测（光场位相及振幅分量）结合在一个实验当中,充分利用了各自在光量子信息处理中的特点和优势。在这种混合架构下,我们首先在实验上制备了两种高纯度的非高斯态,即光子数态和薛定谔猫态,他们分别对应着光量子信息中两种不同的量子比特载体。得益于高探测效率的超导纳米线单光子探测器,量子态的制备率达到了前所未有的水平,这极大地促进了其在后续量子信息协议中的应用。比如,基于上述两种量子态,我们首次在实验上实现了一种包含“类粒子”和“类波动”量子比特的杂化纠缠态,并将其拓展到量子三元之间的杂化纠缠态。这种全新的纠缠态为异质光量子信息网络的实现铺平了道路,从而有效地结合基于离散和连续变量的操作和技术。此外,我们也首次在实验上展示了一种光场压缩致使的微观一宏观纠缠态。除了所述量子态的制备,基于时域同步的光纤激光器,我们还搭建了一套高效率低噪声的频率上转换系统。这套转换系统不仅能够将量子态的频谱延伸到现有技术难以实现的波长,而且其本身也可以作为一个高效率的红外光子探测器。基于这套系统,我们分别实现了红外光子可分辨探测和少光子水平红外灵敏成像。