光子作为现今量子信息处理的重要物理载体,也是20世纪90年代最早被开发出来的物理系统之一。然而二十多年间的多光子干涉和纠缠实验研究,绝大多数是基于本质上是概率性过程的自发参量下转换光子对源(SPDC)。这种光源具有不可避免的多对效应,加之只有小于10%的产生概率,极大地限制了基于这种光源的多光子实验的可扩展性。目前达到的12个光子和18个量子比特的纠缠操作几乎接近现实可达到的上限了。自组装半导体量子点,作为一种“人造原子”,其既有和晶体类似的能带结构,又有和自然原子类似的非谐振的分立能级。其内部激子态的激发再跃迁辐射过程本质上可以是一个确定性的过程,即可以通过光学脉冲确定性地泵浦量子点到激发态,再跃迁辐射实现确定性的单光子源、纠缠光子对源、多光子簇态源等。而且通过恰当的泵浦方式和与合适的微纳结构的耦合,这些光源辐射的光子的效率、纯度、全同性和保真度等,理论上都都可以接近完美。正是在这样的背景下,本文利用脉冲共振激发与微腔耦合的自组装半导体量子点,实现了同时具有高效率、高纯度、高全同性、高保真度的确定性单光子源和纠缠光子对源。并利用这个单光子源,开展了基于确定性光源的多光子纠缠和预报型光子纠缠门的实验研究。具体包括如下:1.本文分析了利用量子点产生优质单光子源的基本原理和难点,并介绍了利用脉冲共振激发与微柱腔弱耦合的半导体量子点,实现了优质的单光子源的工作。其收集效率高达66%的同时,具有99.1%的纯度和98.5%的全同性(不可区分性)。并且在长达14.7μs的发射时间间隔内的两个光子,仍可以保持高于90%的全同性。这为开展基于确定性单光子源的多光子干涉和纠缠实验研究开辟了道路。2.本文分析了利用量子点产生优质纠缠光子对源的基本原理和限制,并介绍了利用双光子脉冲共振激发与环形布拉格腔(CBG)弱耦合的半导体量子点,实现了优质的纠缠光子对源的工作。其单对的产生效率达到0.59的同时,具有0.9的保真度、0.62的收集效率和0.9的双激子光子的全同性。3.利用1.中发展的量子点优质单光子源,结合快速、确定性的光子开关,我们将一个单一空间模式的单光子源解复用多个不同空间模式的、全同的、时钟同步的单光子源。并利用这些单光子源,首次开展了四光子Green-berger-Horne-Zeilinger(GHZ)态和线性簇态(Cluster state)制备的实验研究。获得了～13Hz的态制备产率,四光子GHZ和Cluster state的保真度分别为0.790(0.009)和 0.763(0.004)。4.利用3.中开发的多个单光子源,我们演示了用两个单光子辅助的预报型两光子间的控制非门(C-NOT)的实验,并利用这个纠缠门制备了预报型的贝尔纠缠光子对。获得的纠缠门操作的保真度为0.878(0.012),操作频次约85/min,预报效率约0.8%。其中操作频次和预报效率指标,高出同类型实验至少一个数量级。