量子纠缠和压缩是量子光学的基本概念,也是量子动力学的基本特性,在量子计算、量子传输以及量子通信等领域有着重要的应用。碳纳米管、石墨烯等纳米机械振子具有尺寸小、损耗低、品质因子高以及振动频率高等优势,在高精度测量、量子传感和量子计算等方面有着重要的应用。全光学测量方法具有较高的灵敏度和准确度,为纳米机械振子耦合系统物理量的高精度测量提供新方法。金刚石氮空位中心（NV色心）具有较长的相干性、良好的操控性以及较易的读取性等独特的优点,是实现量子计算和量子传感的优良载体。本论文基于纳米机械振子耦合系统研究了量子纠缠、方差压缩、电磁诱导透明现象等动力学特性以及量子传感,具体研究内容如下:研究了缀饰态表象下基于石墨烯薄膜耦合原子和腔场系统的量子纠缠和方差压缩特性。通过调控原子相干角,讨论了纠缠和方差压缩随时间演化特性。实现了原子和石墨烯薄膜之间最大纠缠态的制备,发现了原子和腔场之间的纠缠随着原子相干角的增大而增大。论证了如何通过操控原子初态实现压缩从无到有的开关特性,并且可以制备压缩周期长、幅度大的声子场压缩态。进一步,分析了耗散对系统的纠缠和方差压缩的影响。同时,还研究了金刚石NV色心耦合纳米机械振子系统的光学特性以及精密测量。采用全光学pump-probe技术,运用海森堡-朗之万方法,通过调控系统参数,对吸收光谱进行分析。通过分析发现,改变系统参数可以操纵电磁感应透明窗口的宽度以及大小。最后,根据吸收谱中峰之间的关系实现了系统耦合强度、机械振子频率以及寿命等参数的测量。