密码学是一门研究如何保密地传递信息的学科。密码学在诞生之初是为了保护军事通信,经过长期的发展,密码学在金融、商业和个人隐私上都起着非常重要的作用。传统密码体制的安全性是基于计算复杂度而设计的,数字签名传统密码体制之一,由于其准确性和安全性,它被广泛应用于金融、邮件等各种通信任务中,但是在算法不断突破以及量子计算机蓬勃发展的当下,这类体制变得不再安全,量子密码学的出现给了人们希望。与传统密码学相比,量子密码不是依赖数学计算难度,而是依赖物理定律来提供信息在理论上的无条件安全性。量子数字签名作为量子密码的重要组成部分,可以实现理论上无条件安全的认证,自从消除了量子数字签名方案中安全量子信道的要求,量子数字签名从理论分析与实验验证开始走向实用化。如何提高量子数字签名系统性能,加快实用化进程也成为了当前研究的重点,本文以提升量子数字签名的实际系统性能,作了以下三方面工作:1.首次对基于标记单光子源的三强度诱骗态量子数字签名方案作了原理性验证,搭建实验平台、测量签名方案中的参数,并在安全性级别为10-5和优化可变参数的情况下,仿真出实际参数条件下量子数字签名率,同时在实验中测出在等效50 km和100 km处的签名率,与理论仿真结果符合,验证理论方案的可行性。2.考虑到进一步提升基于标记单光子的量子数字签名的签名率,提出了一种四强度的偏选基量子数字签名方案,新的方案在强度上比三强度多了可优化的参数,测量端可以获得更多种类的响应事件,从而可以更加紧致地估计信道参数,同时结合全局参数优化算法,进一步提高了签名率,同时我们也给出了四强度与三强度的仿真对比。3.由于四强度方案理论上的优势,我们借助实验平台进行原理性验证,在与三强度同样的安全性级别和实际参数条件下,给出实验参数下的签名率仿真结果,同时在实验中测出在等效50 km和100 km处签名率,与理论仿真结果符合,证明了方案的可行性。