全球已经进入信息化时代,信息的安全性变得愈发重要。但随着计算机技术的发展,传统公钥加密算法的私密性已经受到了威胁,量子密钥分配（Quantum Key Distribution,QKD）的出现为保密通信提供了一个新的方向。以量子力学为基础,量子密钥分配能够在合法的通信双方之间分发无条件安全的密钥。双场量子密钥分配（Twin Field QKD,TF-QKD）协议,因为具有突破“码率-损耗”（“rate-loss”）极限的优异性能,成为当前QKD领域的研究热点。本文针对TF-QKD协议进行研究,通过采用离散相位随机化（Discrete-phase-randomized,DPR）光源提高TF-QKD系统的实际安全性。主要研究成果概况如下:1.本文提出了一种离散相位随机化TF-QKD（DPR-TF-QKD）协议。针对实际TF-QKD系统难以获得连续相位随机化（Continuous-phase-randomized,CPR）光源的问题,本文将DPR光源应用到TF-QKD协议中,并完成了协议的安全性证明和理论仿真。仿真结果表明:只需调制少量的离散随机相位,DPR-TF-QKD协议就能接近CPR-TF-QKD协议的性能,其不仅突破了“码率-损耗”极限,而且显著提高了TF-QKD系统的实际安全性和实用性。2.本文提出了测试模式免相位后选择的DPR-TF-QKD协议。通过去除DPR-TF-QKD协议测试模式中的相位后选择步骤,减少了后处理阶段中需要传输的信息量,简化了协议流程。仿真结果表明:只需调制少量的离散随机相位,测试模式免相位后选择的DPR-TF-QKD协议可以突破“码率-损耗”极限,且更适合高速TF-QKD系统。