量子理论自19世纪末以来就不断的发展和完善,目前量子理论与其他学科结合发展更是带来了丰富的研究成果。量子纠缠是一种量子现象,最显著的特点是处于量子纠缠系统不能用其子系统之间的直积表示。鉴于这种特殊性质,量子纠缠可以应用到许多领域。最具有的代表性质的有量子通信、量子计算机、量子成像和量子照明技术等。在传统的光学成像和雷达探测领域,许多问题在现有的条件下难以解决。在雷达探测方面,亟待解决在高干扰发射低信号强度的目标探测困难的问题。量子照明技术的提出正是为了解决这个问题,利用发射纠缠态的信号然后在接收端做关联测量得到探测结果。理论上N光子纠缠的系统相对于经典系统可以提高2~N倍的信噪比。假如可以高效制备微波纠缠光子,那么量子照明雷达将会发挥重大作用。在光学成像方面,传统的成像方法分辨率有限、抗干扰能力差等问题。量子成像框架的提出颠覆传统成像的形式,采用信号和闲置两个光路的符合测量得到成像。这种成像利用的是光子的涨落特性,只需要两个桶状探测器便可以完成成像。量子成像技术不断改进和创新,现以发展成比较成熟用于解决经典成像的难题。本文从量子系统的特性出发,着重研究了量子探测和量子成像。本文的主要研究内容和创新点主要如下几个方面。从制备纠缠双光子信号出发,采用自发参量下转换的方法。在实验平台上搭建制备的光路,用两个单光子探测器探测制备的光子,将转化成的电信号送到符合计数板卡做符合测量验证制备的结果。简单分析了量子系统与雷达系统的异同。主要从信号调制、信号接收和光信号传输函数等方面研究。最后研究了量子系统的主要噪声来源。分析了在有噪声干扰的情况下,对比了使用纠缠光源和经典光源的检测概率。对于虚警概率,使用纠缠光源能够有效降低。使用参量下转换得到的纠缠光子完成量子照明实验。作为对比的实验组,采用无偏振分束器得到相干光源。实验采样获得在不同干扰下的实验数据并用关联算法计算信噪比。实验结果表明量子照明技术可以提高系统的信噪比。分析推导了纠缠光源量子成像的信号模型,完成了用点扫描的方法完成了成像。由于点扫描方法采样次数较大,因此结合压缩感知算法重新推导模型。采用确定性随机序列作为观测矩阵,结合压缩感知算法完成仿真实验。在实验平台上完成了基于压缩感知的纠缠光量子成像实验。