بسیاری از پیشرفت های ایجاد شده در علم و فن آوری، گاهی نشات گرفته از پیشرفت ها در اندازه گیری دقیق تر کمیت های فیزیکی است. مترولوژی کوانتومی سعی دارد تا با بکارگیری ویژگی ها، پدیده ها و سامانه های کوانتومی دقت برآورد و اندازه گیری کمیت های فیزیکی را تا حد ممکن افزایش دهد. بررسی و مطالعه ی محدودیت های موجود در دست یابی به این هدف، یکی از مسائل مهم و پویای دنیای امروز است. در این رساله سعی شده تا این محدودیت ها که عموما ناشی از حضور نوفه ی القا شده توسط محیط پیرامون سامانه های کوانتومی هستند، مورد مطالعه ی دقیق قرار گیرد. بدین منظور، در نخستین گام، تاثیر انواع همبستگی های زمانی و فضایی نوفه ها بر دقت برآورد بسامد گذار اتم ها مورد بررسی قرار گرفته است و نشان داده شده که چگونه همبستگی فضایی محیط های پیرامون قادر است سبب بهبود دقت برآورد گردد. در دومین گام، روشی نوین جهت محاسبه خطای برآورد ارائه شده که علاوه بر سادگی در محاسبه، قادر است بدرستی مقدار و مقیاس خطای برآورد، حالت اولیه ی بهینه و دستگاه اندازه گیری جهت دست یابی به این مقدار خطا را پیش بینی کند. در گام سوم، منابع و استراتژی های موجود در برآورد چندپارامتری مورد مطالعه قرار گرفته اند و نشان داده شده که در بکارگیری ویژگی های کوانتومی و روش های همزمانی محدودیت های قابل توجه ی وجود دارد.
