量子密钥分发是以量子力学不确定性原理和单光子不可克隆定理为基础的。量子信息研究发现，如果能通过量子态编码来传递密码信息，那么依据量子力学不确定性原理，任何对量子态的测量或复制行为都将改变量子态，这保证了量子保密通信是一种“无条件”的安全通信方法。 本文首先介绍了密码学简史和量子密码的概况。又论述了量子密钥分发的基本原理：不确定性原理、单光子不可克隆定理，以及当今应用最普遍的三大协议：BB84协议、B92协议、EPR协议。后又阐述了在量子密钥分发系统中最重要的元件：单光子源、单光子探测器、相位调制器、偏振分束器，以及由这些元件构成的量子密钥分发实验中常用的干涉仪：Mach-Zehnder干涉仪和Sagnac干涉仪。并对分束器和常见光纤干涉仪做了理论研究，在此基础上又进一步阐述了我们研制的‘M-Z&Sagnac量子密钥分发方案，并总结了其具有既可以自动补偿由温度及机械震动引起的相位抖动，又可以弥补相位调制器的偏振相关性及由于偏振相关性引起的偏振相关损耗特点。 最后论述了应用研制的‘M-Z&Sagnac量子密钥分发方案完成的25km全光纤的量子密钥分发实验，该系统的干涉对比度在测试的三个小时内保持在99.4％，并得到了密钥生产率为0.6kbit/s,误码率0.5％。