量子测量问题不仅是量子力学的基本问题,而且在量子操控和量子精密测量领域中占有重要的地位。我们通常使用的量子测量模型是强测量。在强测量模型中对量子态进行的测量会导致波包塌缩,因此很难应用到具有实际应用价值的科学问题中。上世纪80年代末阿哈罗诺夫等物理学家们提出的量子弱测量不仅推广原来的测量理论而且对量子调控领域的发展提供了崭新的可行性方案。这30多年以来的大量理论和实验工作都证明量子弱测量理论在系统弱信号放大、精密测量以及在量子理论基础问题等研究领域中适用的潜在优势,有力地推动科学家们提出并完善微观粒子运动规律的新理论和实验方法。虽然,量子弱测量理论在基础研究和应用研究方面都取得了很不错的成就,但在量子控制论中的应用仍处于起步阶段,需要深入研究。此外,量子态的制备、优化及操控不仅在量子控制论中具有非常重要的地位,也是量子信息与量子通信的关键问题。虽然,基于量子强测量的态制备及操控方面已有很多创新性工作并已广泛应用到有关领域中,但基于量子弱测量的量子态制备、优化及操控问题还仍未详细地探究过。我们认识到问题的重要性并基于课题的前期工作,我们最近两年在基于量子弱测量的量子态制备与操控方面开展一些工作。这篇学位论文主要介绍我们最近的有关研究成果。首先简单的介绍就本文而言比较重要的几个光学器件或者仪器,主要从设计的理论光学模型出发,讲解了光分束器、Mach-Zehnder干涉仪和平衡零差检测器的工作原理与应用。然后介绍量子态操控的基础理论知识和不同的操作方法,以相干态和压缩态为指针态,在不同的操作条件下输出新的量子态,同时概述这些量子态不同于Fock态的特点和应用。对量子测量理论进行简单的描述,概述量子测量的分类,引出量子弱测量理论,从弱测量的提出,发展以及应用等几个方面讲述弱测量的背景,介绍弱测量的基础理论知识,以及弱测量中弱值的重要性与应用。在弱测量的基础上研究三波混合过程中,通过后选弱测量方法实施的状态制备过程:假设信号输入模式分别为真空态、相干态或压缩真空态,而闲频输入模式为弱相干态,通过具有二阶非线性磁化率特征的介质,实现测量系统与仪器之间的弱相互作用,然后对系统态进行后选择最终制备出非经典态。同时研究输出状态的压缩效应、二阶相关和维格纳函数等特性以及弱值的信号放大作用。在第二部分的工作中首先简单介绍Yiming Pan等人工作,以他们的工作为基础讨论相干态作为指针态,通过控制测量仪器与测量系统之间的耦合强度等相关参数来改变测量转换因子大小最终实现测量强弱的转换。计算制备态的位置和动量与初始态之间的偏移,通过对比弱耦合和强耦合期望值与计算结果绘制的曲线图,以及观察密度函数在相干态中期望值的函数三维图,得到了弱测量到强测量得过渡过程,并分析了其过程的可控参数。