本文主要建立了一套超高亮度多光子纠缠源装置,详细的讨论了八光子薛定谔猫态,多量子比特超纠缠态的制备方法。制备的多光子纠缠态能够很好的用于进行线性光学量子信息处理的一系列研究,例如可编程量子处理器,贝尔不等式测量,关联空间中的量子计算以及拓扑量子纠错等,本文的主要内容包括：1、实验实现了可编程量子门阵列,并将其应用于泡利算符对易及反对易关系的研究,首次从实验上直接验证了泡利算符对易及反对易关系的正确性。2、实验实现了两种不同的六比特超纠缠图态的制备——Y型图态和线型图态,并将其应用于贝尔不等式的验证实验,得到了迄今为止对定域实在论最高的违背。3、实验实现了关联空间中的量子计算。利用四比特和六比特纠缠态,我们实现了普适的单比特旋转操作,两比特纠缠门操作以及Deutsch算法。4、我们发展了一套全新的高亮度脉冲纠缠源制备技术,利用独特设计的可以抑制噪声的八光子干涉仪和后选择测量,我们首次成功制备了八光子薛定谔猫态。5、实验实现了八光子拓扑簇态的制备,并在此基础上实现了拓扑量子纠错。实验结果表明,当任意单量子比特发生错误时,受保护的关联不会受到任何影响。并且,当所有的量子比特以相同的概率同时发生错误时,利用拓扑量子纠错,有效的错误率将会大大降低。我们的工作证明了将拓扑量子纠错应用于容错量子信息处理过程的可行性。