量子信息学是一门由信息学与量子力学结合而成的交叉学科。经典密码学中的公钥密码体制主要以数学难题为基础来保证其安全性,但是随着对量子计算机的研究越来越深入,人们发现量子算法可以加速某些数学难题的破解,这无疑动摇了现代密码的基础。由于这些不安全的密码算法已被社会各界广泛使用,信息安全面临着从未有过的巨大威胁。于是人们开始寻找能够对抗量子计算机的新型密码,其中包括论文要关注的量子密码。量子密码用量子力学来保证信息安全,成为现代密码学不可或缺的组成部分。其意义主要体现在两个方面,一是理论实现经典密码学的前提假设,比如产生和分发安全的随机密钥;二是利用量子性质重新构造密码学基本构件,理论实现无条件安全(即信息论安全)。如此,在大型量子计算机问世之后,量子密码可以利用与量子计算机共同遵循的量子力学继续保证通信的安全。目前,作为一门新兴学科,量子密码仍存着许多问题,包括协议存在漏洞、协议实现系统存在漏洞、协议实现难度大、协议实现距离短、协议效率低等。论文就量子秘密查询协议和量子数字签名协议的一些关键问题进行了研究和探讨,主要完成了以下工作:1.在基于量子计算的量子秘密查询协议方面,论文先通过单边双方安全计算的不可能性来指出秘密查询协议安全的局限性,然后介绍基于量子计算的量子秘密查询协议及算法,最后研究该协议中测试态的正交态概率幅对用户安全的影响。研究结果表明最优的正交态概率幅随着数据库端作弊且不被发现的概率大小而变化。2.在基于量子密钥分配的量子秘密查询协议方面,论文在原协议基础上提出了基于量子密钥分配的多比特量子秘密查询协议,该协议较QKD-QPQ协议在多比特查询时具有更低的通信复杂度;并将该协议进一步运用在对数据块的秘密查询中,提出一种对数据库的预处理方法,以保证进行块查询时的数据库安全;还分析了两种对于协议中不经意密钥的后处理方案,用通用安全性的思想提出了不经意密钥的后处理方案设计的思路。3.在量子数字签名协议方面,论文研究了基于量子密钥分配的量子数字签名协议,通过提出一种攻击方法,并计算在该攻击方法下,协议能够容忍的噪声限度,如果噪声大于这个限度,签名者将能不被发现地进行消息否认。