在以偏振编码为基础的量子保密通信中，由于外界温度、应力以及光纤的本身缺陷等因素，使得偏振态无法保持长期稳定，增加系统的误码率，因此需进行偏振控制以维持通信系统正常运行。诱骗态已经成为现阶段量子通信网络的常规操作，利用诱骗光子作为偏振参考，有望实现系统偏振态长时间、不间断地锁定控制，提高通信效率。提出了利用现场可编程逻辑门阵列进行偏振态制备以及强光、单光子偏振控制于一体的系统偏振解决方案，将偏振态制备、强光偏振控制、单光子偏振控制单元集成在一个系统中，提高了系统的集成化，增加了系统管理的便捷性，实验测试偏振态制备单元可以根据需要产生不同的偏振态，经过强光偏振控制后，保真度可达99.11%±0.44%，经单光子偏振控制后保真度可达97.93%±0.96%，演示证明了方案的有效性和稳定性。

随着国网信息化建设，国家级、集团式网络安全威胁层出不穷，形成适合电网的量子级安全可靠通信技术解决方案尤为重要。文章从多终端量子密钥应用角度出发，提出了一种基于量子保密通信技术的手持抄表解决方案，实现技术升级换代。首先，从技术理论和应用领域，介绍分析了量子保密通信技术的现状及其与经典设施相结合的可行性；然后，以量子密钥管理系统为核心，设计实现了量子密钥安全存储和业务安全流程应用模型；最后，在搭建量子密钥分发整体环境的基础上，实现多终端量子密钥应用验证架构设计，验证了量子密钥业务应用流程，有效提升了系统的整体安全性。

近30年来，量子信息科技是令人激动的研究领域之一。其中，量子保密通信技术，已逐渐开始从实验研究迈向工程应用，有望率先实现商用化发展。面向量子保密通信系统的全面普及和推广，基于半导体激光器的增益开关效应和商品电子学芯片，设计和实现了皮秒脉冲激光器模块。其特点包括：工作波长位于光纤量子信道的低损窗口，即1.5 μm波段；输出光频的波动小于20 MHz；光脉冲的时域宽度为10个皮秒量级；输出光脉冲间不具有确定的相位关系。进一步地，结合“弱相干”单光子源在量子保密通信技术中的应用，对上述特点进行检验和讨论。

在量子密钥分发系统中，由于长距离光纤信道传输引入的偏振漂移将导致密钥分发效率下降。给出了一种基于遗传算法结合数控偏振控制器实现在单光子量级下对单光子偏振的优化控制与长时间锁定的方法。在25 km 单模光纤传输每脉冲平均光子数小于0.1 的单光子相位编码量子密钥分发系统中，将信号光偏振优化到最佳值，并实现了系统长期稳定运行，密钥分发成码率高于1.5 kb/s。

基于非等臂双M-Z光纤干涉仪的量子密钥分发系统,这种量子密钥分发系统容易受到外界环境的干扰导致相位漂移,而干涉的稳定性直接关系到密钥分发的误码率.利用跟踪相位随机漂移和实时统计方式实现稳定量子密钥分发,成功进行了75Km的量子密钥分发实验.跟踪相位随机变化实现稳定密钥分发具有系统结构简单,容易操作,同时密钥分发时间上具有一定的随机性,因此减小了窃听者获得信息的概率.

对双非对称Mach－Zehnder干涉仪量子密钥分发系统的误码率做了系统的理论分析。详细分析了两Mach－Zehnder干涉仪臂长的不对称性、光纤的双折射以及环境温度等因素对误码率的影响，并导出了定量的数学表达式。研究结果表明，两个Mach－Zehnder干涉仪臂长的不对称引起的误码率服从高斯分布；由光纤双折射引起光脉冲干涉时偏振方向不一致引起的误码率服从正弦分布；干涉仪中的温度变化对误码产生极大的影响。

为了选择高性能单光子探测器件，采用无源抑制方法对工作在盖革模式下的雪崩光电二极管(APD：avalanche photodiode)特性进行了测量。利用APD两端的电压在雪崩后趋于稳定的特性，获得了一种确定暗击穿电压的方法。特性测量实验结果表明：降低温度能加宽APD的最佳工作区域范围，并提高最佳增益值，从而使APD具有更高的灵敏度。通过对EG&G系列APD和外延APD暗电流和信噪比特性进行比较，发现外延APD具有良好的噪声性能和信噪比性能，适用于单光子探测。

对物理随机码发生器的物理参量与其产生的随机码序列的随机性关系进行了分析．根据量子保密通信对随机码序列的随机性的要求，分析了常见的随机码发生器产生的随机码的随机性，给出了利用随机高斯噪音经比较器产生随机码的随机码发生器的随机性公式．

介绍了在全光纤量子保密通信系统的量子信道中利用可转动光纤圈型偏振控制器实现对光纤偏振态的测量和调整.实验证明该方法能有效控制光纤中的偏振态.

研究用交织技术和插值技术来扩展已有量子密钥库的容量,以期提高量子保密通信系统的量子密钥生成速率.初步仿真结果显示:采用交织技术和插值技术能扩展随机序列,且其随机性能不变.