随着信息社会的迅速发展,量子密码在信息安全方面的作用日益受到广泛关注。作为量子密码学的核心,量子密钥分发(QKD)允许在通信双方建立无条件安全的密钥,从而保证信息的安全传输。QKD的无条件安全性基于量子力学的基本假设已经在理论上得到证明。然而,实际器件的非完美性,使得实际的QKD系统存在一些安全性漏洞,从而造成信息的泄露。因此,建立理论模型时也需要考虑实际系统可能带来的安全隐患,从而更好地将量子通信投入实际应用。本文主要从理论上研究了缺陷光源下参考系无关量子密钥分发,考虑了实际系统中源的缺陷等非完美性,力图更好地促进协议的实用化。内容主要包括以下两个方面:1、详细描述了缺陷光源下参考系无关量子密钥分发(RFI-QKD)的基本模型。RFI-QKD协议使用三组共轭基,但只要求通信双方校准用来产生密钥的基,其余两组基可以不用校准。标准的RFI-QKD协议使用了六个编码态,且没有考虑实际系统中光源的缺陷。本文基于损耗容忍的方法,提出仅使用四个编码态即可实现RFI-QKD协议,同时考虑了实际系统态制备可能存在错误的或缺陷,分析了参考系无关量子密钥分发在这种情况下的可行性。2、研究态制备的缺陷对RFI-QKD密钥生成速率的影响。传统的GLLP方法估算缺陷光源下的相位错时,悲观地认为窃听者可以利用信道损耗来放大光源缺陷,使得密钥生成速率和传输距离大大降低。本文用损耗容忍的方法计算相位错,更好地估算出了缺陷光源对密钥生成速率和传输距离的影响。做为对比,本文给出了四个完美编码态下RFI-QKD协议与BB84协议的密钥生成速率,发现RFI-QKD协议可以获得与BB84协议相同的性能。