量子密码是一种将量子力学原理与现代密码学思想融合在一起实现信息加密的新型密码体制。与经典密码相比，量子密码具有可证明安全性(甚至无条件安全性)和对扰动的可检测性两大典型优势。经过三十多年的研究，量子密码已经发展成为密码学的一个重要分支，所构建的理论体系内容丰富，技术上也逐步走向实用。　　 本博士论文的研究内容主要涉及量子密码协议的三个分支，包括量子密钥分配协议、量子秘密共享协议和量子安全直接通信的相关协议。　　 在量子密钥分配方面，基于不同的量子特性重点从理论角度提出了三种新方案。第一个方案是基于无消相干子空间概念设计的能够抵抗集体噪声的量子密钥分配方案，它为传统量子密钥分配过程中微观粒子的运动极易受到环境消相干作用破坏的问题提供了良好的解决方案。与同类方案相比，该方案具有效率高、安全性强以及技术上易于实现等特点。第二个方案是基于可重用基序列技术提出的量子密钥分配方案。在方案设计中采用了不对称的基序列控制模式，消除了接收者所选择的测量基与他的控制基序列之间的相关性，从而保证了控制基序列的机密性，增强了协议的健壮性。第三个方案是基于单粒子内部混合纠缠思想的量子密钥分配方案。该方案利用量子特有的干涉现象，结合时延技术，通过传输自旋-路径混合纠缠量子态实现了高效的单粒子密钥分配。　　 在量子秘密共享方面，结合纠缠交换和超密编码等量子技术构造了三种新方案。其中基于Bell基测量的秘密共享方案只需要参与者进行两级量子系统的Bell测量，对参与者所具备的技术和设备方面的要求与秘密共享的内容和参与人员的数目均无关。因此该方案不仅效率高还易于扩展。另外两个方案分别利用两粒子和三粒子最大纠缠态的特性，在秘密共享的同时还实现了双向身份认证和秘密重建时机可控的功能，适合于不同的应用需求。另外，根据秘密共享协议的特点，将参与者攻击的优势与常见的攻击策略相结合，分析了两种现有的秘密共享协议在参与者分别采取截获重发和强制测量两种攻击策略时所表现出的脆弱性，并且基于原协议的特点给出了可行的改进方案。　　 在量子安全直接通信的相关协议方面，利用多级量子系统下的Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态与超密编码，设计了一种模拟当前互联网Client/Server(C/S)模式群组聊天的多方对话方案。该方案能够实现量子通信网络上的群组保密会话。另外，还针对现有的一种量子电话协议给出了有效的攻击，并提出了合理的改进方案。