量子盲签名作为量子密码的重要组成部分，近年来备受关注，半量子协议为量子盲签名走向实用化提供了可行性方法。结合半量子概念和抵抗集体噪声的逻辑粒子，提出了免疫集体噪声的半量子盲签名协议。在协议中，只有签名方Charlie具备完整的量子能力，这使得该协议对量子资源的依赖大幅降低。通过安全性分析可以证明：本协议能够抵抗内部攻击、纠缠测量攻击和截断重发攻击等，实现了部分密钥的可复用性，同时能够扩展到量子签名网络，实现跨区域的量子签名。

量子安全直接通信（QSDC）突破了传统保密通信的通信方式，不需要提前准备密钥就可以直接通过量子信道进行秘密信息的传输。但是在实际的量子通信系统中，窃听者Eve对于测量设备的攻击会导致秘密信息的泄露，而且这种窃听不会被侦测到。此外由于现在的量子传输方式仍然以光纤传输为主，所以无法避免光纤传输过程中噪声的影响，在这些噪声中以集体退相位噪声和集体旋转噪声影响最甚。为解决这些问题，提出了两个分别可以抵抗集体退相位噪声和集体旋转噪声的测量设备无关的QSDC协议，通过不可信第三方的测量进行信息的传递，解决了窃听者对于测量设备攻击的问题，同时通过无消相干子空间来避免集体噪声的问题，通过分析发现该协议可以有效抵抗攻击，实现绝对安全的通信。

量子盲签名作为量子密码学的重要组成部分，近年来受到了越来越多的关注。提出了一个基于两粒子和三粒子最大纠缠态的量子盲签名方案，利用量子纠缠特性实现了消息盲化，并借助量子相干性原理进行了消息恢复。所提方案利用量子逻辑门对量子态进行操作，实现了两比特经典信息的量子态表示。最后证明了该方案满足不可否认性、不可伪造性和盲性。基于量子密钥分发和一次一密技术，所提方案的无条件安全性得到了保证，且与现有其他方案对比，该方案有较高的签名效率。

量子保真度是量子隐形传态协议的重要评价参数之一，可用于衡量传输初始态与输出态的相似程度。提出了一种利用部分记忆信道提高泡利噪声信道下隐形传态保真度的方法。依据不同的泡利信道噪声参数，具体分析了比特翻转噪声、xz退相位噪声和双泡利噪声三种情况下的平均保真度。通过构造量子隐形传态方案的量子逻辑线路图，分析了量子保真度与噪声参数的关系。针对噪声影响下的隐形传态过程，引入了部分记忆信道，并对部分记忆信道参数进行了分析。结果表明，部分记忆信道可有效提高泡利噪声影响下量子隐形传态协议的保真度。

近年来,如何消除量子通信中集体噪声的影响已成为一个亟待解决的问题。针对目前免疫集体噪声的量子密钥协商协议的量子比特效率偏低问题,分别提出了两个改进的免疫集体相位噪声和集体旋转噪声的量子密钥协商协议。这两个协议主要利用逻辑量子态、延迟测量技术、幺正操作和多粒子纠缠态的相关性,确保通信双方能够公平地建立一个共享密钥。协议的量子比特效率高达27.27%,有效改进了现有免疫集体噪声的量子密钥协商协议。

通过分析空间量子通信系统和经典光通信系统的误码率,设计了一种基于波分复用技术的空间量子-经典信号同传系统,并通过软件仿真分析其可行性。在256 ns内共传递15 bit量子密钥和128 bit经典信息,经典信息误码率为4.07×10 ^-15,结果表明该系统可以有效实现空间量子信号和经典信号的共信道同传,同时扩大空间量子密钥分发系统信道容量。

基于相位合成偏振技术,利用离散相位编码构建了自由空间量子密钥分配系统,在时域、空域、频域滤波的基础上,结合大气背景光的偏振度模型,通过偏振滤波抑制背景光。研究结果表明,当大气背景光的偏振度为0.6时,偏振滤波的背景光抑制比最高可达5;对比未加入偏振滤波的情况,由背景光引起的系统误码率降低了近80%。

提高通信速率、实现全天候的空间量子通信是当前亟待解决的问题。概述了量子保密通信的发展历程及趋势,总结了自由空间量子密钥分配(QKD)的发展现状和研究意义。分析了自由空间QKD所存在的问题及其误码来源,讨论了背景光抑制的重要性,对抑制方法进行了分析介绍和对比研究,并对背景光抑制的下一步发展方向进行了简要探讨。

提出并设计了一种基于波长-模式双复用的量子保密通信系统,介绍了波长-模式双复用的基本原理,使用Optisystem搭建了系统模型并进行了10次发送实验,获取并分析了信号的时域波形和频谱图,验证了传输过程中信号波长和线偏振模式的稳定性,实现了系统中基于双不等臂马赫-曾德尔干涉仪方案的量子密钥分发过程,获得了经典光信号的误比特率、眼图以及品质因数。结果表明,此量子保密通信系统能够融合两种复用方式的优势,扩大信道容量,提高信号间的隔离度和正交性,有效减小非线性效应和信号间串扰,较好地保护量子-经典信号同传过程中的量子信号,证明了该量子保密通信系统有效可行。