尽管大量的宇宙学和天文学观测数据间接支持暗物质的存在,但人们一直没有直接探测到暗物质的信号,因此暗物质的直接探测也就成为现代物理学最具挑战性的问题之一。超轻暗物质是一大类重要的暗物质候选者,探测超轻暗物质是当前暗物质研究领域的一个重要方向。目前人们开始通过大量的现有实验和设计实验对超轻暗物质候选者进行探测,而原子干涉仪是一种新的精密测量仪器,有望为超轻暗物质的探测开辟新的途径。本论文开展了基于原子干涉仪的超轻标量暗物质以及超轻矢量暗物质探测方案的理论研究,取得的主要创新成果包括:1、开展了基于原子干涉仪的超轻标量暗物质环境依赖性的理论研究。通过求解地球附近暗物质的场方程发现地球的存在会改变地球附近暗物质的质量,改变大小与地球密度相关。进而利用地球附近暗物质场的完整形式即包含了振荡部分和指数部分的暗物质场的解计算了暗物质引起的原子干涉仪的相位改变,并利用原子干涉仪弱等效原理检验实验的结果对暗物质的五个耦合参数进行了约束。2、开展了基于沼山长基线原子干涉引力天线（ZAIGA）的超轻标量暗物质探测的理论研究。首先给出了在一对分离的原子干涉仪中的超轻标量暗物质信号,然后评估了 ZAIGA的一对竖直分离的原子干涉仪和一对水平分离的原子干涉仪对暗物质五个耦合参数的理论约束水平。结果表明ZAIGA近期的约束水平要弱于显微镜卫星（MICROSCOPE）实验的约束水平,而ZAIGA远期的约束水平要比MICROSCOPE实验的约束好约三到四个量级。3、开展了基于原子干涉仪的超轻矢量暗物质探测的理论研究。首先详细计算了超轻矢量暗物质引起的原子干涉仪相位的改变。然后基于目前和未来的双组份原子干涉仪检验弱等效原理实验对超轻矢量暗物质的耦合参数进行约束,结果表明目前的双组份原子干涉仪弱等效原理检验实验的结果对超轻矢量暗物质的约束要弱于MICROSCOPE实验的约束,未来空间的双组份原子干涉仪检验弱等效原理的结果有望超过MICROSCOPE的约束。另外提出了一种基于一对分离的同种原子干涉仪的超轻矢量暗物质探测方案,并以空间的暗物质和引力波探测的原子实验计划（AEDGE）的技术参数为例,对超轻矢量暗物质的耦合参数进行了约束,其结果表明空间的AEDGE的约束要比MICROSCOPE好几个量级。