本论文的目的是研究基于硅雪崩光电二极管的单光子探测技术，从而实现高效率的检测单个光量子；获得高质量的实用真随机源系统，从而提高量子保密通讯系统的安全性。 本文在详细分析硅单光子雪崩二极管(Si-SPAD)的工作特点的基础之上，针对雪崩淬灭和电压恢复抑制方式的不同，对SPAD各种常用的多种混合抑制技术模式进行了研究和比较，分析了他们各自的优缺点。全被动模式电路简单安全易行，可是雪崩信号之间的间隔太长，即死时间过长，常造成较低的计数率，探测器性能下降。主动工作模式虽然电路复杂成本较高，但可以获得短的死时间和高的计数率。结合主动被动模式的不同特点，在理论分析后得出了一个结论：被动主动淬灭和主动恢复相结合的抑制模式是一个最优的工作模式。 为了设计出高量子效率、低噪声、短死时间的高效率的Si-SPAD探测器，设计了精密的外围时序抑制电路，实现主被动淬灭与快恢复技术，又设计了双路时序控制方法，用来排除淬灭产生的错误信号，避免电路的振荡，最终成功地实施了主被动淬灭与快恢复相结合的全主动最优抑制工作模式。该技术使探测器工作在更加安全高效的模式下，最后实验测得探测器总的死时间由原全被动模式下大于2us缩短至120ns，单光子计数率由被动中低于1MHz上升到8MHz以上，因此可以满足一些高速光子计数的需要。 在分析原偏振光量子随机源工作原理的基础上，为了获得高效率的随机数信号，我们设计了快速调制的信号源，高效的单光子探测器。此外，为了进一步使系统小型化以及减少外部的干扰，本文对全光纤随机源系统做了初步的分析及实验研究。