量子保密通信是指利用量子密钥来加解密信息,而传输信息的是否安全是由量子密钥的安全性来保证的。当前,量子保密通信的进步日新月异,但在量子保密通信领域仍有许多问题有待于进一步的研究。例如,量子保密通信协议安全性的证明、量子密码协议的效率与安全之间的关系、新型量子态保密通信协议的设计、量子保密通信网络的设计、以及量子密码系统的大规模实际应用等。为了进一步推动量子保密通信的理论发展和实用化进程,本文重点研究了量子保密通信中量子密钥分发、量子秘密共享以及图态等的内容。论文的主要研究成果及创新体现具体如下:量子密钥分发方面,提出了两种密钥分发协议。第一种是基于Bell态纠缠性质的量子密钥分发协议。它利用Bell态的纠缠性质实现了量子密钥的安全分发,具有简单、高效和实用的特点。同时,建立了效率与安全的关系模型,并用MATLAB进行了比较深入的仿真分析。另一种是利用Fourier变换实现的量子密钥分发协议。因Fourier变换易于在量子分布式计算中快速地部署实现并与量子计算机能完全兼容,该协议首次实现了量子计算与量子密钥分发的完美结合,是一种能大规模产生密钥的新方法。量子秘密共享方面,也提出了两种秘密共享方案,分别为基于Bell态纠缠交换的多方量子秘密共享协议和基于一维cluster态的量子秘密共享协议。前一种协议实际上是一种(n,n)门限的方案,即一般的n?1方参与者。它最大特点是所有的秘密共享者不会同时参与分享的全过程,分享者之间的通信行为是彼此相对独立的。它能同时防止内部和外部的窃听者,具有绝对的安全性。后一种是利用具有线性结构的图态来设计的一种新方案。这种新图态被称为一维cluster图态,它具有比较清晰的结构且量子态比较稳定,这有助于协议的研究分析,是一种有研究价值的新型量子态,而研究基于图态的量子保密通信协议具有重要的价值。