基于量子叠加和量子纠缠的量子计算在计算能力上表现出极大的优势。光量子计算系统因具有相干时间长、易于编码和操控、易与量子通信系统对接等天然优势,成为实现量子计算的重要方案之一。相比较体块光学方案,片上光量子计算具有更好的集成度、稳定性、可扩展性、可配置性,是一种更具有实际应用前景的实现方案。在诸多光量子计算芯片的实现平台中,硅基光子芯片具有较大的非线性系数、高集成度以及制备与CMOS工艺兼容等优势,成为光量子计算的首选实现平台。本论文针对硅基光量子计算芯片的实际需求,着重对片上光子比特的品质包括光子纯度、亮度、波长调谐性、多光子源等进行了系统性的研究,取得主要的结果有:1.提出了一种适用于硅基波导的新型相位匹配方法,即倏逝波耦合的相位匹配,得到了一种基于耦合硅波导的宽调谐量子光源。我们采用数值模拟和计算的方法,计算了其可调谐性能。通过调制波导间的耦合系数,可以达到超1000nm的纠缠光子调谐范围。这种倏逝波耦合相位匹配方法可以推广到任意的三阶和二阶非线性材料体系,是一种通用的片上相位匹配方法。2.提出和实现了一种基于干涉仪耦合微环的高频谱纯度光子源。设计和制备了包含多组参数的干涉仪耦合微环芯片,通过频谱关联强度测试和自相关函数测试,验证产生光子的频谱纯度与微环设计参数的关系。实验上我们获得了95%±1.5%的高纯度光子对,该频谱纯度为国际最高水平。高频谱纯度光子源可以实现高对比度的多光子量子干涉,提高片上光量子计算的保真度。3.提出和实现了一种多用途的可调控量子光源。设计级联干涉仪作为微环的耦合器,通过两个可调相位的调节对泵谱、信号和闲置光子的品质因子进行独立调控。实验制备了级联干涉仪耦合微环的芯片,验证了该微环结构确实可以分别实现最佳的四波混频效率条件、最佳的纠缠光子产生条件以及最佳的光子纯度条件等。这种动态的多自由度可调的微环芯片,可以同时满足量子光学和非线性光学等领域的多种应用需求。4.提出和实现了硅基芯片上的高品质四光子源。通过双向泵浦同一个双干涉仪耦合的微环结构,产生具有高亮度、高纯度、高不可区分度及高稳定性等多项优点的四光子源。我们实验测试了光子频谱纯度和双光子频谱关联特性等,并通过片上级联的干涉仪进行四光子干涉实验,验证和刻画了四光子的不可区分性。芯片上的高品质四光子源可以有效拓展光量子芯片的计算规模,为更多光子的制备和量子算法的实现奠定了基础。