量子计算理论上可以很容易地解决一些对于经典计算来说很难的问题,有望带来一场新的产业革命,因此受到广泛关注。科学家已经在光子、离子、中性原子、NV色心等具有不同的特点的量子比特平台上进行了大量量子计算的相关实验。其中,光子比特具有不易退相干、易操控、易探测等优势,相应的纠缠源、单光子源和线性光学调控技术在近年来得到了飞速发展,基于光子比特的量子计算被寄予厚望。随着并行光子数和探测通道数的快速增加,用于测量多光子量子态的符合技术需要针对性地做出许多改进。另一方面,稳定的量子纠缠往往也需要在不同波长光子之间或者在复杂的光路上形成稳定的光子干涉,需要进行激光锁相或者光路稳相,发展稳健的锁相技术。本论文围绕光量子计算实验的实验需求,阐述了多通道符合计数平台的设计和实现,该平台在十二光子纠缠和三十光子玻色采样实验中得到了良好的应用。同时,本论文研究了干涉光路的两激光相位锁定问题,描述了激光相位锁定技术的设计和开发,有望为冷原子量子中继实验提供稳定的纠缠相位。首先,当前十二光子纠缠、三十光子玻色采样等实验需要操控数十个光子并进行符合测量。针对大规模光量子态的探测需求,采用了背板接插件的结构扩充了符合计数系统的接入通道数,实现了最多可接收104个单光子探测器输入信号的符合计数系统。同时,还采用延时细调和粗调相结合的方式,实现了多通道光子脉冲的精准自动对齐,相较以往用电缆手动调延时的方式大大节省了时间。此外,每个输入通道采用数字甄别器,实现了甄别域的灵活可调,可以接收幅度介于0.01V-5V的单光子探测器的输出信号。符合宽度也可以在ns量级灵活调节。在符合计数平台的设计中,为了管理多个子模块,在背板上设计了一种基于JTAG接口的模块化仪器管理总线,支持固件下载、边界扫描、在线调试、参数配置等多种功能的开发。其次,双节点里德堡量子中继实验中需要对两个波长不严格一致的独立激光器进行相位锁定,以在锁定期间得到稳定的干涉结果。利用高速ADC(Analog-to-digital converter)模数转换器对激光干涉结果进行实时采样,并在FPGA(Field-programmable gate array)现场可编程门阵列中实时计算出相位差,经 DAC(Digital-to-analog converter)数模转换器输出反馈信号驱动 EOM(Electro-Optic Modulator)电光调制器实现相位补偿。当前实现了基本的锁相功能,在双里德堡原子实验平台上达到了 0.0949rad的相位锁定噪声水平。最后,可分辨光子数单光子探测器可以对多个光子同时到达一个端口的量子计算结果进行测量,有效提高玻色采样实验的可扩展性。针对该探测器输出电脉冲幅度小、脉宽窄等特点,设计了专门的脉冲展宽和放大电路,匹配高分辨率高带宽的模数转换器(ADC)的输入,实现了幅度分辨能力达到0.5mV的读出电路。该电路为实现光子数可分辨的符合计数系统奠定了基础。本文的创新之处如下:(1)解决了上百通道的符合计数难题,并且在该硬件平台上可以开发通道间脉冲延时自动对准、跨通道跨时间符合、可分辨光子数符合、根据符合结果对光路实时反馈控制等多种光量子计算所需的重要功能,先后成功地支持了十光子纠缠、十二光子纠缠、全光量子中继器等光量子实验,并正在为重要的光量子优越性实验和双里德堡原子纠缠实验提供关键的技术支撑。(2)提出了一种基于JTAG接口的模块化仪器管理总线,在菊花链结构的基础上设计了自动检测模块,消除了断链的风险,可以支持固件下载、边界扫描、在线调试、参数配置等,背板管脚占用少、软硬件兼容性好。(3)通过测量激光干涉信号强度来计算出实时相位差,进行相位折叠后反馈补偿,实现了波长不严格一致的两束激光间的瞬时相位锁定。