量子探测是当前量子物理实用化的一个重要方向。量子探测是利用量子效应或量子策略来达到优于经典手段的探测精度与分辨率的研究领域。如何设计出探测灵敏度更高的系统以及如何在非理想环境中更实用化是近年来量子探测领域的关键问题。本文首先回顾了量子探测领域研究的现状,总结了目前国际上提升探测灵敏度的主要思路。鉴于非经典探针制备困难,抗干扰性差,本文研究了基于相干态的量子探测问题,设计了面向相移与旋光的双参数马赫-曾德尔干涉仪用于相移与旋光角的同时测量。在利用双参数马赫-曾德尔干涉仪同时探测相移与旋光角的过程中,本文提出,可以通过量子探测策略以及光子复用分别提高探测分辨率与探测灵敏度。该方案对分辨率及灵敏度的提升更为可靠且易于实现,弥补了现有相干态量子探测系统灵敏度低的缺陷。从实用性的角度出发,本文还研究了实际实施环境中,探测灵敏度与分辨率受量子态退化的影响。提出了待测光场调制可见度限制相干态量子探测性能的理论,将实际不完美因素对量子探测性能的影响转化到了对待测光场调制可见度的影响上。通过实验研究实现了远高于经典探测手段的探测分辨率,探测灵敏度接近散粒噪声极限。同时验证了量子探测策略下,相移与旋光角探测性能与干涉仪输出光场调制可见度的关系。