光力系统由腔场与介观或宏观的机械振子组成。该系统可以用来研究微观宏观纠缠、超灵敏测量、量子信息存储,是一个重要的器件。本文以光力系统为研究对象,探究该系统的机械振子噪声压缩、猫态制备、量子三极管与量子照明,这些问题在量子信息存储与超灵敏探测中起着重要的作用。本文首先介绍量子物理和腔光力学的发展背景,近期进展及概况。给出本文的研究动机、研究内容以及各章节的安排。介绍与本文研究内容相关的基础知识,包括量子光学基础、开放量子系统基础及腔光力系统基础。在此基础上开展了以下几个方面的研究工作:探索利用非马尔科夫环境增强机械振子的压缩(见第三章),通过解析与数值计算,发现与振子相互作用的腔模和非马尔科夫库能够诱导振子的有效参量放大项,从而实现振子压缩。提出了利用李雅普诺夫控制实现对振子超过3分贝的压缩的方案(第四章)。设计振子的含时调制,导出振子的动量方差在弱耦合的参数区域下可以单调递减而不会发散,从而实现了机械振子超过3分贝的压缩。并且进一步给出了通过辅助腔模来实现振子频率的含时调制的方法。研究在非可解边带下,实现振子的强压缩问题(见第5章)。通过引入一个非线性介质,发现量子反馈加热可以完全被移除,此时量子反馈冷却极限不受腔泄漏率的影响,从而即使在非可解边带参数区域,仍然可以实现缀饰模的基态冷却,相应地,通过缀饰模冷却和参量放大的联合效应,可以实现强的机械振子压缩。提出一个实现两个机械振子的纠缠猫态的方案(见第六章)。通过对两个光力腔引入可调耦合,实现平均声子数很大,纠缠度很高的纠缠猫态。结果指出在开放系统下,虽然系统的耗散和环境的热激发都会破坏方案制备纠缠猫态,但是在优化的参数条件下,方案仍然能够高保真度地制备振子的纠缠猫态。提出了利用光力系统来构造量子三极管的方案,见第七章。通过分析基极输入量子信号和经典信号两种情况,分析了三个端口的行为。在基极输入量子信号的情况下,利用迭代的方法,证明了集电极和基极的信号可以通过三体相互作用传输到发射极,且透射大于反射。在基极输入经典信号的情况下,基于不同的参数条件,分别可以得到集电极和发射极之间光学分束器型相互作用和参量型相互作用,通过分析输入输出的关系,证明了这两种情况都能实现量子三极管的功能。考虑在电-力-光耦合系统的光力腔中,引入一个OPA晶体来提高微波量子照明,见第八章。结果显示加入的OPA晶体可以增强输出的光场和微波场的纠缠,从而增强微波量子照明,降低探测的错误率。即使目标物体的反射率很低,方案仍然具有较高的信噪比和较低的错误率。与传统的相干态微波雷达相比,方案具有明显的优势。这些研究对于光力系统作为重要的量子器件具有理论意义。