四波混频过程是一个产生量子态的有效方法,且有很多潜在的应用。本论文中,我们基于热铷原子系综中的四波混频过程在理论上构造了两个系统。其中个系统用于实现多光束量子纠缠,另一个系统用于实现光学信噪比的优化。我们理论上研究了基于热铷原子系综中四波混频过程实现四光束量子纠缠的系统。该系统中输出光束的数量随着铷池数量的增加呈指数增长而且输出光束间的量子关联随着铷池数量的增加而增强。基于此,在本文中我们研究该系统中存在的量子纠缠。我们利用几个不同的基于平衡零拍探测技术的判据来研究量子纠缠情况。首先我们利用Duan和Simon判据来分析该系统中存在的两光束量子纠缠。接着利用由Loock和Furusawa提出的三条件判据和单一条件判据来研究该系统中存在的四光束量子纠缠。最后我们给单一条件判据中不同的正交分量引入不同的系数来最大程度地消除输出光束间的量子噪声,通过这种方法改进了单一条件判据,推导出了优化的单一条件判据。利用优化的单一条件判据,当两个铷池强度增益相等且大于1.5时,该系统中存在真正的四光束量子纠缠,且四光束量子纠缠的强度随铷池强度增益的增加而增强。此优化的单一条件判据在实验上是方便实施的并且很容易推广到多光束量子纠缠的情形。我们理论上研究了基于热铷原子系综中四波混频过程实现信噪比优化的系统。我们分析了非相敏放大器中,即探测光为相干态注入,共轭光为真空态注入时,探测光信噪比的变化。发现噪声系数大于1,即探测光在被放大的同时信噪比降低。接着分析了相敏放大器中,即探测光和共轭光均为相干态注入时,探测光信噪比的变化。发现在特定条件下,噪声系数小于1,即探测光能够在被放大的同时信噪比得到提高。在注入光束间的相对相位为2kπ(k为整数)时,探测光的有效增益最大且噪声系数最小。在这样的相对相位下,只要注入共轭光光强高于注入探测光光强的17.2%时,探测光就能够在被放大的同时信噪比得到提高。特别地,当注入共轭光光强同时低于注入探测光光强时,就实现了弱光对强光信噪比的优化作用。