传统上,量子理论假设因果结构是确定的,即事件之间有一个明确的因果次序。但是,如果将量子力学的定律应用于因果关系,则事件之间的因果次序并不总是固定的,而是受制于量子的不确定性。这种不确定的因果结构使新的量子信息处理任务成为可能,并为量子引力理论提供方法和工具。基于这样的背景,Oreshkov等人提出了新的量子理论框架:仅仅假设量子理论是局部有效的,而不考虑全局时空因果结构,证明了存在与任何确定因果次序都不相容的量子关联,这种量子关联违反所谓的因果不等式,并且已经从实验中得到了验证。然而,迄今为止关于因果关联相关问题的研究还不多。类比于Bell非局域性的研究,本论文通过研究多个输入输出情况的因果不等式违反问题,从而探寻因果关联随这些设置参数的依赖关系;另一方面,借助量子开关这一工具来研究非确定因果次序对某些量子信道参数估计的影响。首先,通过将通信任务解释成因果游戏,引入两个玩家的多设置（多输入多输出,本文将输入个数推广为2n）因果游戏,计算所有事件服从确定因果次序的情况下游戏成功概率的上界,建立相应的因果不等式;然后在过程矩阵框架下（即假定量子力学的局部有效性且不考虑实验者之间全局因果次序的情况下）,证明因果不等式可以被违反,即所得到的两体量子关联是与非确定因果次序相容的。其次,引入三个玩家的因果游戏,计算因果策略下因果游戏成功概率的上界,建立相应的三体多设置因果不等式;然后在过程矩阵框架下,证明存在合适的过程矩阵和量子仪器,使得这些因果不等式都可以被违反。特别是,通过应用这些策略,游戏成功概率变为1,即在不考虑全局因果次序的情况下,玩家们总是可以完美获胜,得到的违反是最大的。最后,针对非确定因果次序在量子信道参数估计中的应用展开相关研究。基于量子Fisher信息,利用量子开关和量子信道的Kraus表示给出非确定因果次序对信道估计没有影响的条件;研究并讨论非确定因果次序对两类噪声信道参数估计问题的影响,结果表明非确定因果次序有利于提高第一类信道的估计精度,对于第二类信道,估计精度依赖于控制比特。此外,研究并讨论具有共同未知参数的两个非交换酉信道的估计问题,结果表明同时估计（顺序协议）优于单独估计,对于同时估计,非确定因果次序与确定因果次序相比,更有利于提高参数估计的精度。