自从薛定谔将纠缠现象定义为“量子力学的代表特征”,历代物理学家不断投入大量的精力对其进行探索研究,事实表明,量子纠缠态对量子通讯、量子测量、量子计算以及量子网络等领域的飞速发展起到了极其重要的推动作用。纠缠态可分为分离变量和连续变量两大类,相比前者,连续变量量子纠缠以其功率高、易操作的优势在量子密集编码和量子克隆等领域具有很好的实用性而备受关注。特别是连续变量多色多组份纠缠态,由于其具有不同频率的不可分性,不仅在量子密钥分发、量子离物传态等量子信息协议中有着重要的应用价值,而且还是量子网络中不同节点间实现信息存储、编码和传递的纽带,因此,如何获得多色多组份纠缠光源是目前非常值得关注的研究热点。本文以级联非线性物理系统为主要模型,从理论上研究了连续变量多组份量子纠缠态的产生过程。以量子朗之万运动方程为出发点,计算了级联非线性系统输出场的稳态解和正交分量的量子起伏,进而给出了纠缠度随归一化分析频率、泵浦参量以及谐波损耗参数等实验参数的变化关系,并从中得出级联非线性系统可以产生连续变量多色多组份纠缠的结论。本文的研究工作是以利用级联非线性系统获得连续变量量子纠缠为核心内容展开的,其主要工作如下：(1)通过外腔Ⅱ类倍频级联Ⅰ类倍频系统产生三色四组份纠缠态。此方案用到了两个级联的倍频腔,与仅通过一个腔中的非线性过程产生纠缠光的方法不同,我们将两块非线性晶体分别放在两个不同的倍频腔中,通过独立操控两个倍频腔来实现两个腔的级联,从而得到三色四组份纠缠光束。由于现阶段倍频技术已比较成熟,因此在实验上单独操控两个倍频腔也比较容易实现。这种类型的四组份纠缠光源适用于量子信息存储和处理,跨越了不同波长的光学系统之间的鸿沟,在具有不同频率的光纤通信窗口和多层次的原子系统之间起到了桥梁作用。(2)通过外腔Ⅰ类倍频级联Ⅰ类倍频系统产生三色三组份纠缠态。在前文的基础上将系统进行简化,利用两个级联的Ⅰ类倍频腔产生纠缠光场。仍旧延续级联的思想,将第一个Ⅰ类倍频腔的输出倍频场作为第二个Ⅰ类倍频腔的输入泵浦场,通过级联过程实现纠缠的传递,在理论上得到了纠缠度较好的三色三组份纠缠态。此方案产生的宽频三色三组份纠缠光源可以把不同频带的物理系统联系到一起,在量子密码学和量子网络等方面具有较高的潜在应用价值。(3)通过外腔OPO级联Ⅰ类倍频系统产生四色四组份纠缠态。以级联系统作为核心思想,将系统进行合理地延伸与改进。众所周知,光学参量过程是产生明亮非经典光场的有效途径之一,由于其较好的可调谐性常常被用来产生纠缠光场。而且倍频过程中的基频场与谐波场也是很好的纠缠源,因此,我们有效地将这两者结合起来作为新的连续变量多色多组份纠缠态的产生源,也能够得到极具实用价值的四色四组份纠缠光场。