非经典效应是指量子系统之间的相互作用所导致的许多不同于经典物理的奇特量子效应,如:量子纠缠、量子失协、量子相干性、量子速度极限、原子压缩效应、量子Fisher信息等。这些非经典效应作为可被有效利用的物理资源在量子光学与量子信息学等研究领域中有着广阔的应用前景,因此受到了研究者们的广泛关注。然而,目前在非经典效应的产生上存在两个重要问题:一是单靠量子系统之间的相互作用所产生的非经典效应的强度较弱;二是由于量子系统不可避免地与周围环境发生相互作用,导致量子系统的退相干,使量子系统的非经典效应容易遭到破坏。因此,如何增强量子系统的非经典效应,如何抑制量子系统的退相干,保护量子系统的非经典效应免受量子噪声的影响,一直是量子光学与量子信息学研究领域人们关注的难点问题。另一方面,在量子力学的传统研究中,描述量子系统的哈密顿量必须由厄米算符表示,这是为了确保系统哈密顿量的本征值为实数,并且确保系统的时间演化具有幺正性。近年来,随着非厄米量子理论逐渐系统化,关于非厄米量子系统量子特性的研究也引起了人们的广泛关注。那么,能否利用非厄米量子系统的特殊性质实现量子系统非经典效应的增强与保护呢?本文利用非厄米量子系统的特殊性质,研究了量子系统非经典效应的增强与保护,并取得了一系列具有创新意义的结果。主要研究内容与结果如下:第一章首先介绍了本文的研究背景,然后阐述了量子系统中几种典型的非经典效应,以及非厄米量子系统的基础理论。第二章研究了在局域非厄米操作下两量子比特纠缠系统的几何量子失协和量子纠缠负度两种典型的量子关联。结果表明,局域非厄米操作不仅能在一定程度上保护系统的量子关联,还能在一定条件下增强系统的量子关联达到其最大值。这种在局域非厄米操作下系统量子关联增加的演化行为似乎违反了量子关联的传统性质,即局域操作不增加系统的量子关联,这种反常演化行为主要是由局域操作具有非厄米性引起的。第三章研究了在局域非厄米操作下两量子比特纠缠系统的量子相干性。基于基矢无关相对熵相干性量度,提出了一种通过局域非厄米操作实现从由振幅阻尼噪声通道引起的退相干中完全恢复系统量子相干性的理论方案。结果表明,非厄米操作不仅可以有效地控制系统的量子相干性,在适当的非厄米参数下,甚至可以从噪声通道引起的退相干中完全恢复系统的量子相干性。第四章研究了非厄米二能级系统的量子速度极限时间。数值结果显示,在非厄米量子系统中两个可区分的量子态之间演化所需的时间没有非零的下限。结果表明,通过调整非厄米参数可以有效地加快系统的量子演化速度,并且量子速度极限时间可以任意小,甚至可以为零。第五章研究了在非厄米操作下Jaynes-Cummings模型中二能级原子的熵压缩,并提出了一种利用非厄米操作产生原子持续最佳熵压缩的理论方案。结果表明,通过对原子执行非厄米操作,能使原子的熵压缩效应显著增强,并且原子极化分量熵压缩的压缩程度和持续时间与非厄米操作中非厄米性的强度密切相关。特别的是,即使在原子初态无任何熵压缩的情况下,通过对原子执行一个适当的非厄米操作同样可以产生原子的持续最佳熵压缩。第六章研究了非厄米操作和去极化作用下二能级系统的量子Fisher信息。结果表明,非厄米操作可以有效地控制系统量子Fisher信息的演化行为。特别是在选择最优输入态和较低去极化率的情况下,通过对系统执行一个适当的非厄米操作可以显著增加系统量子Fisher信息,提高参数估计精度。第七章对全文进行总结与展望。