20世纪后半叶以来,随着半导体微纳加工技术的飞速发展,芯片制备的极限尺寸从最初的微米量级逐渐发展到纳米量级。同时人们发现能耗会导致计算机中的芯片发热,极大地影响了芯片集成度的发展,从而限制了经典计算机的运行速度,这使经典信息的物理载体往更快、更小发展遇到了前所未有的瓶颈。基于科学技术发展的需求以及在量子力学发展的推动下,量子信息应运而生。并且由于Shor算法的提出,让人们看到了量子并行算法的优越性,使得人们对量子信息寄予厚望。半导体自组织量子点由于在空间上三维受限,具备类似于原子的能级结构,即具有分立的能级,这使得它拥有有限的能级寿命,从而产生单光子,是目前一种极具潜力的单光子源系统。同时目前已发展成熟的半导体加工技术可以很好的应用于自组织量子点体系中,可以很容易的将量子点集中在芯片中,成为量子信息的一种物理载体。因此本人将半导体自组织量子点的单光子特性及其在量子信息中的应用作为博士论文的研究课题。本文所取得的成果主要有：1.自组织量子点具有类原子结构,是一种有潜力的单光子源。半导体自组织量子点是一种人造的类似于原子结构的固体体系,由于其载流子在空间上三维受限的特质,使得自组织量子点具有分立的能级,产生单光子。同时由于自组织量子点是生长在半导体上的固体体系,现有的半导体微纳加工技术都可以很好的应用于其上,因此自组织量子点可以很容易的与半导体微电路系统进行集成,这使得量子点在量子信息中有更为广阔的应用前景。2.利用稀点法、做mask和nesa等方法隔离出单个的量子点。不同的生长条件生长出的自组织量子点的性质也是多种多样的,要获得单光子源,需隔离出单个的量子点。一种方法是在生长时控制温度、各种源材料的比分等条件,生长出密度相对比较稀的量子点；另一种是在量子点上进行微纳加工,通过做mesa或者做：mask来孤立出单个的量子点。我们利用以上方法,在InAs/GaAs量子点样品上测得单光子信号,同时通过在InAs/InP量子点样品上做mask,隔离出了1550nm通讯波段的单量子点。3.自组织量子点中单激子和双激子的关联效应量子点吸收两个自旋相反的光子可以跃迁到双激子态。电子在双激子态往下跃迁是一个级联辐射的过程,首先辐射一个光子(双激子)跃迁到激子态,然后再辐射一个光子(单激子)跃迁到基态。我们实验中探测了量子点的单激子信号和双激子信号,研究了他们之间的关联关系,并得出他们之间有很强的关联效应的结论。4.实现了量子的惠勒延迟选择实验光具有波粒二象性,在经典的杨氏双缝干涉干涉实验中,光表现出波动性还是粒子性取决于观察者所使用的探测装置,这是波尔互补原理的一个体现。我们进行了量子的惠勒延迟选择实验,不但实现了光的波动性和粒子性的经典混合,还首次制备出了光子波动性态和粒子性态的量子叠加，揭示了互补原理和叠加原理之间的深层关系,使得我们对“波尔互补原理”有了新的认识。5.在量子系统中实现了"Simpson佯谬”现象"Simpson佯谬”是统计学中一个典型的现象,一些现实的Simpson佯谬的例子常会出现于社会统计学、医药统计学等统计类的领域中。孤立的量子点可以激发出单个的光子,光子与光子之间具有独立性,这使得量子点系统可以很好的用来研究这一统计学现象,我们在实验上展示了两种"Simpson佯谬”现象。