近年来,建立在量子力学基本原理和信息科学基础上的量子信息受到了人们的极大关注。作为量子信息的重要分支,量子通信以量子态为信息载体,克服了传统密码术的安全隐患,在理论上是“绝对安全”的。由于自由空间量子密钥传输对将来利用卫星构建全球量子保密通信网具有重要意义,所以研究携带密钥信息的光子在自由空间中传输时如何受到大气信道的影响是十分必要的。此外,构建大规模的量子通信网络时,各种量子模块需要通过量子接口连接以增加其可扩展性。腔.量子点系统是一种有效的量子接口,其中的固态量子比特适合做储存比特,而光子适合做飞行量子比特。研究静态的固态比特和动态的光子比特之间的相互作用也是量子通信研究中的内容之一。　　 基于此,本文进行了以下两个方面的工作:1)研究自由空间中偏振光子的散射传输特性；2)研究单光子与腔-量子点相互作用的动力学演化过程。　　 第一项研究中,根据Mie散射理论和矢量辐射传输理论,以MonteCarlo方法作为主要手段,对偏振光在大气中的传输过程进行了数值模拟。首先在单次散射模型基础上,研究了偏振光多次散射矢量传输模型,然后将大气视作分层介质,提出了“虚粒子”的概念,形成了偏振光子的多层大气散射模型。通过编程模拟,得出了单次散射对光偏振度的影响、散射相函数、散射光子坐标统计、偏振光散射Mueller矩阵层析图样以及偏振光Stokes矢量在不同大气能见度、不同传输高度等条件下的变化规律,表明这些模型可以清晰地揭示在各种大气传输过程中光子偏振态的变化及其规律。　　 第二项研究中,把掺有单个电子的量子点、固体光学微腔和光纤组成的系统作为研究对象。基于腔-量子点系统的理论模型,对单光子波包与腔-量子点系统相互作用的动力学过程进行了数学推导。通过数值模拟,实现了静态量子比特与飞行光子比特的相互转换,并通过改变激光脉冲作用时间等参数,实现了量子点中的原子和光子的纠缠。