密码学在诸如国家战略安全、电子商务和计算机加密等多个领域均发挥着重要作用。目前应用广泛的非对称加密方案安全性基于未经证明的算法复杂度,一旦算法被破解或量子计算机出现,其安全性将变得不堪一击。量子密钥分发(QKD)方案的提出并结合一次一密(OTP)加密算法则有效地解决了信息安全难题,其绝对安全性基于量子力学基本原理,为未来密码学的发展指明了方向。但是,由于现实器件的非完美性,如采用弱相干光源替代理想光源,Eve便可借助光子束分离(PNS)攻击而不被通信双方发现,导致QKD系统失去安全性。近年来,研究者提出了诱骗态量子密钥分发方案,有效的遏制了PNS攻击。在本论文中,基于半导体激光器增益开光原理,研制了100MHz诱骗态光源,所获得的信号态光脉冲和诱骗态光脉冲特征参数具有较高的一致性,有效规避了Eve基于光脉冲参数差异性的量子攻击。同时,所制备的真空态光脉冲具有极高的消光比(37dB),能够最优化QKD系统安全成码率。在此基础上,我们进行了1.25GHz高速单光子源的预研工作。另外,本论文发展了基于自平衡噪声抑制技术的200MHz铟镓砷／铟磷雪崩光电二极管(InGaAs/InP APD)单光子探测器,并研究了不同温度下暗计数和后脉冲随探测效率的变化趋势。