二十一世纪是信息时代,在面对高密度的信息存储、高效率的计算和信息安全等问题的情况下,经典信息领域面临着巨大的挑战,而此时量子信息技术的发展则变得尤为重要。当经典通信领域里面出现一系列不易解决的难题时,量子信息技术则可以提出相应的解决方法。量子计算、量子隐形传态和量子密钥分配等技术的发展,能够有效地保障信息传递的安全性。同时,量子态的叠加特性能够编码及存储更高密度的量子信息,而量子态的相干特性能够使多体量子系统处于量子纠缠态。量子纠缠可以应用于许多信息处理的问题当中,在量子信息科学领域中被当作是一种十分重要的资源。近些年来,人们把目光开始关注在水下无线光通信（Underwater Wireless Optical Communication,UWOC）系统中,希望可以找到有利于光束在水下传输的条件和方法。在量子信息理论研究过程中,量子信道容量和量子纠缠作为基本的量子信息资源,在远距离的水下传输过程中,不可避免地会受到海洋湍流的串扰影响从而产生退相干的现象。因此,研究量子信息在海洋湍流中传输的演化过程,得出量子信息资源在海洋湍流不同条件下的传输衰减特性,这对量子信息资源在理论和实际领域中的研究与应用都具有十分重要的意义。结合上述几个部分的内容,本文研究了海洋湍流信道中的轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）的非经典关联和量子信道容量特性。主要工作内容如下:（1）建立了海洋湍流中OAM单光子特性系统,利用拉盖尔-高斯光束进行理论计算与仿真模拟,得到了不用参数条件下的信道容量和迹距离的变化规律。研究发现,信道容量的减少会随着传播距离、流体的平均平方温度耗散率和温度与盐度的贡献比参数的增加,初始OAM量子数、流体的单位质量动能耗散率和内尺度因子的减小而发生改变。相比之下,迹距离的变化规律虽然与信道容量相反,但其代表的物理意义是一致的,这为水下无线光通信提供了另一种研究方向。（2）建立了海洋湍流中OAM双光子特性系统,利用拉盖尔-高斯光束进行理论计算与仿真模拟,探索了涡旋光束传输过程中量子纠缠和量子相干的变化。结果表明,增大传输距离和等效温度结构参数,减小纯度因子和方位角量子数,都会使量子信息资源传输质量降低。由于量子纠缠会在某一传输距离后突然消失,产生纠缠猝死的现象,而量子的相干性只表现出渐进的衰减特性,不会消失为0,所以它可以更好地展现量子分布情况。最后,观察到一个有趣的现象,存在一个几乎与波长无关的最佳波束宽度可以使量子资源达到最大化。（3）利用量子信道容量和量子迹距离等量子信息资源,讨论了贝塞尔-高斯光束在水下无线光通信中的传输规律。进行模拟仿真后发现:传播距离越短,单位质量动能流体耗散率越高,均方温度耗散率越低,温度-盐度贡献比越小,越可以提高量子信道的通信质量。与以往的经典信道容量研究类似,量子信道容量对内尺度因子和各项异性因子的变化也很敏感。与较少的OAM模式相比,较多的OAM模式增强了光纤光栅的量子通道容量,减少了量子迹距离的衰减。此外,在水下无线光通信中贝塞尔-高斯光束比拉盖尔-高斯光束具有更好的抗湍流稳定性。结论可以证明,量子通道容量的衰减可以通过分配量子叠加态来减缓。这些结果为实际自由空间量子通信系统的设计提供了理论参考。