本论文基于微柱腔结构的自组装半导体量子点,研究并讨论了高性能单光子源和接近Fourier变换极限的单光子。此外,我们还研究并讨论了太阳光与量子点共振荧光之间的量子干涉等课题。基于微柱腔结构的量子点,我们实现了国际综合性能最优的单光子源。理想的单光子源必须是按需发射的并且同时满足高提取效率、高单光子性和高光子全同性三大核心指标,而此前这三个指标并没有在单个器件上同时满足。我们通过分子束外延生长和光学刻蚀工艺相结合,获得了高品质、可调谐、与量子点频率共振的光学微腔。通过脉冲共振荧光和Purcell增强技术,实验上获得了Purcell因子达到6.2(1)、提取效率达到～66%、单光子性达到99.1(1)%、光子全同性达到98.5(4)%的“三项全能”单光子源。紧接着,我们又进一步证明了这样的单光子源能够产生接近Fourier变换极限的单光子,单光子之间的高光子全同性可以维持14.73μs以上,可支持>1 000个光子的光学量子信息研究。该单光子源的亮度与国际上最好的基于参量下转换的单光子源相比提高了～10倍,并且所需要的泵浦激光功率更低,仅为纳瓦级别。我们演示了太阳光与量子点共振荧光之间的Hong-Ou-Mandel干涉、后选择纠缠产生和量子拍频现象。众所周知,太阳光和量子点共振荧光来自于异类光源,它们在偏振、空间模式、频谱特性、时域特性,以及光子数统计等方面均不相同,此前有关异类光源之间量子干涉的研究多集中在实验室尺度下的人造光源。这里我们展示了与天文学尺度下的天然光源之间的量子干涉实验。通过使来自异类光源的光子在所有自由度上均不可区分,我们观察到了太阳光与量子点共振应该之间的双光子Hong-Ou-Mandel干涉现象,其原始干涉对比度达到了80(7)%。然后通过将两光子初始化到相互正交的偏振态上,就可以产生后选择的双光子纠缠。其纠缠保真度达到了 83(2)%,同时以3.13倍标准差违背了 Bell不等式。最后利用时间可分辨的测量,我们实现了失谐达到4GHz的量子拍频现象。其干涉对比度在失谐达到～4倍线宽时仍超越经典极限,且随着失谐量逐渐增加,干涉对比度逐渐下降。三个方面的干涉现象均违背了经典极限,表明了太阳光与量子点共振荧光双光子干涉实验的量子特性。基于上述的高性能单光子源,我们利用线性光学演示了诸多量子信息处理的实验。直到今天,这些实验中的大多数都利用来自参量下转换的光子。这类光源存在的一个本质问题就是多光子发射,使得实验时必须通过降低探测器效率来解决,从而限制了这类光源在量子信息处理领域的应用。在本实验中,我们通过主动解复用由量子点产生的单光子,制备了图态中的两个重要实例——四光子Greenberger-Home-Zeilinger 态和簇态。其保真度分别为 78.9(20)%和 75.8(7)%。除此之外,我们还演示了 Shor算法分解15的原理性验证。从中用到的编译技术降低了该算法对系统资源的需求,从而能够很好地匹配已制备的四光子簇态。而提取最终计算结果的方法,也使得我们的量子电路对环境噪声更加鲁棒。这些新颖工作的成功实施,揭示了我们实验平台的量子特性,也为基于确定性单光子源的量子信息处理开辟了新的道路。