量子计算是后摩尔时代最重要的新型计算技术之一。按照摩尔定律的发展,集成电路上晶体管的特征尺寸越来越小。当特征尺寸达到原子量级时,量子效应的出现会使得经典电路有可能不正常工作。而由物理学家Feynman于1981年提出的量子计算机的概念,为后摩尔时代的计算技术研究,提供了一条新的发展方向。量子计算是基于量子叠加、量子纠缠等量子现象的计算技术,其本身就遵循量子力学的运动规律,因此可以很好地适应上述的量子效应。在理论上已经证明,量子计算拥有经典计算无法比拟的计算能力。特别是在某些特定问题的求解上,量子计算可呈现指数量级的加速。纠缠光子是实现光量子计算最重要的资源,但纠缠光子源的实现却面临“退相干”和“亮度低”两大技术难题。由Knill,Laflamme和Milburn三个人于2001年提出的KLM方案,证明了利用纠缠光子和后选择的方式,可以完成光量子计算。目前光量子计算的物理实现也大多基于此方案,并利用纠缠光子作为重要的资源。但是退相干问题会导致光子之间的纠缠作用消失,而亮度低问题会导致产生的纠缠光子强度太弱,不适合作为量子比特使用。本文重点研究了基于自发参量下转换的纠缠光子产生和探测技术,主要工作和贡献包括:1.针对退相干问题,建立了纠缠双光子的相位变化模型,设计了Mathematica模拟计算程序。通过模拟计算发现,空间相位差和时间相位差是导致纠缠光子退相干的主要因素。同时定量计算研究了补偿晶体消除退相干的作用。为设计相干性较好的纠缠双光子源提供了理论指导。2.针对亮度低问题,建立了纠缠双光子在自由空间和非线性晶体中的传播模型,设计了Mathematica模拟计算程序。通过模拟计算,发现光束的束腰半径和非线性晶体的切割角度是影响纠缠双光子亮度的主要因素,并得到实验中合理的半径以及切割角度,为设计高亮度的纠缠双光子源提供了理论指导。3.提出了一种时间窗口可精细调节的光子探测方案,设计了相应的电路原理图,为高效探测纠缠双光子提供了技术途径。4.设计实现了基于BBO的I型纠缠双光子源,可产生偏振纠缠的双光子。实测表明,CHSH不等式测试值为2.76,违背不等式达13倍标准差,对比度达97.89%,从而验证了两光子之间的量子纠缠特性。