自组装半导体量子点是一种人造的纳米颗粒,可以形成具有单原子特性的分立能级结构,又被称为“人造原子”。由于其依托完备且迅猛发展的半导体微纳加工技术,容易实现大规模化,被认为有希望为量子信息技术及光学量子计算提供理想的单光子源。自组装半导体量子点也是目前所有物理系统中品质最好、效率最高的单光子源。为了能够真正用于可扩展、实用化的量子信息技术,单光子源需要同时满足三个核心性能指标:高单光子性、高光子全同性和高提取效率。前两项单光子性、全同性已在实验上通过脉冲共振荧光激发的方式实现。为了进一步提高提取效率,需要将量子点单光子源耦合进微腔中。为此我们制备了高品质的量子点样品与微柱谐振腔,在脉冲共振激光激发下,实验上观察到的单光子性为99.1%,光子全同性为98.5%,单光子提取效率为66%,这是首次量子点单光子源同时满足三个核心指标。这样的单光子源可在将来应用于大规模多光子干涉,推动光学量子计算领域的发展。在光学量子计算方面,我们将微腔中的高品质高亮度单光子源运用到了玻色采样量子计算模型中。玻色采样被认为是光学量子计算系统中最有希望实现超越经典计算机计算能力的模型之一。为此我们研究了两种不同技术路线,一是基于可编程的时间编码玻色采样,这是首次利用量子点单光子源进行的玻色采样实验,将采样的光子数提升到了4个光子,采样速率比此前基于参量光源的玻色采样实验快了 100倍以上。另一方面,为了进一步提升采样的光子数与采样速率,我们发展了高速主动式光开关与超低损耗的三维空间编码干涉仪,首次实现了 20光子输入、60×60模式干涉线路的空间编码玻色取样,其采样的输出态维数达到了三百七十万亿,为实现超越经典计算机运算能力的玻色采样打下了坚实的基础。