量子资源的操纵和量化是量子物理中的基本问题。在这个领域早期的发展过程中,研究者们研究了各类拷贝、转换和提纯问题。之后对于这些问题的研究趋向于更细致具体的方面,随之出现了两种最具代表性的量子操作-蒸馏与稀释。本文研究了单拷贝框架下纯态相干蒸馏与相干稀释问题,用优化关系定义单拷贝框架下纯态相干蒸馏的最大值与纯态相干稀释的最小值。在此基础上,提出了一套有效地进行纯态确定性相干蒸馏与相干稀释的单步协议,给出了利用该协议进行纯态确定性相干蒸馏和相干稀释的充分条件,并通过具体实例,验证了纯态确定性相干蒸馏与相干稀释协议的实用性和可行性。紧接着,进一步将该协议完善,改善其在高维转换中对物理设备的要求,使高维纯态确定性相干蒸馏与相干稀释可以在低维环境下完成,填补了单步协议存在的缺点。主要工作如下:1.第一部分的工作主要是将相干蒸馏与相干稀释问题与优化原理结合,把相干蒸馏与相干稀释问题转换为具体的量子态转换问题。在此阶段,我们使用优化原理重新定义了纯态确定性相干蒸馏到最大相干态的最大值,也重新定义了最大相干态相干稀释到目标纯态所需的最小值,并且给出了一套可操作的具体的协议。在纯态相干蒸馏方面,该协议可以通过初始态和最大相干态计算出确定的非相干操作算子;在纯态相干稀释方面,该协议可以通过最大相干态与目标态计算出确定的非相干操作算子。2.第二部分的工作主要是提出新的多步协议,该协议是对第一部分单步协议的补充。单步协议在处理低维纯态确定性相干蒸馏与相干稀释问题时有很好的效率与操作性,但是当维度过高时,单步协议对量子设备的要求过高,效率与操作性变低。多步协议的作用与单步协议相同,都可以计算确定的非相干操作算子,不同的是,多步协议可以将高维纯态确定性相干蒸馏与相干稀释在低负荷下多步转换完成。