量子通信基于量子物理原理,理论上能保证信息传递的绝对安全性。通信过程中,通信一方将密钥信息加载在量子态上,通过量子信道传输至信息接收方,接收信息后双方按照约定的协议来提取出安全密钥,进而实现信息的传递。量子通信在实际实验过程中往往会面临各种安全性问题,这些安全性问题主要集中在系统的光源和探测部分。诱骗态协议和测量设备无关协议的提出很好地解决了光源的多光子问题和探测器不完美的问题。2018年提出的双场量子密钥分发协议能够有效突破传统点对点量子密钥分发协议所无法突破的密钥容量限制,具有极高的实用性。本文针对双场量子密钥分发协议展开系统性研究。本文前两章首先概述了经典密码学与量子密码学的发展,由此引出量子密码学的关键部分——量子密钥分发。接着,对量子通信中涉及到的主要物理基础知识进行了简单的介绍。随后,对量子通信中的关键协议原理及安全密钥计算方式进行了详细研究。同时,也详细介绍了量子通信系统中的关键组成模块。在有了前期的理论研究基础后,本文在第三和第四两章展开了对双场量子密钥分发的深入研究。第三章介绍了双场量子密钥分发协议的原理,并对其安全性进行了详细分析。具体来讲,双场量子密钥分发协议是基于具有相同随机相位的两个光场进行一阶干涉而实现的,能实现长距离的量子密钥分发,且能有效突破量子密钥容量限制。即使是在遭到针对相位后处理的聚束分离攻击后,依然能有较好的密钥表现。同时,对基于双场量子密钥分发协议的改进协议进行了对比分析。第四章提出了基于预报单光子源的双场量子密钥分发方案。方案中使用预报单光子源来代替具有高暗计数率的弱相干态光源,同时引入诱骗态来抵抗光字数分离攻击。该方案能有效提高密钥传输距离。且随着探测效率的提高,方案的密钥率表现提高显著。