自从BB84协议被提出,量子通信技术的发展一直备受关注。一方面,因为量子通信已经被证明具有无条件安全性。另一方面,近年来随着智能手机的出现,敏感数据量的增大,人们对通信安全也越来越重视。量子通信的无条件安全性是基于量子物理的基本特性,不同于经典的加密方法基于计算复杂度。近十多年来,量子密钥分发领域取得了较大的发展。2000年被指出基于弱相干脉冲量子密钥实验并不具有绝对安全性,2005年,诱骗态量子密码理论被提出,此后基于弱相干光源的安全量子密钥分发方案被提出,然而量子密钥分发系统在协议原理、组网方式、器件性能和现实安全性等方面存在局限一直限制了其应用范围。所以一直以来量子通信应用围绕着解决传输的距离比较短、量子密钥生成的码率比较低以及长距离部署中继等问题发展。本文首先简要介绍了量子通信的基本概念、背景知识和研究历史及进展、强调了数据可视化的重要意义;然后介绍了量子密钥分发的理论基础包括量子密码的理论基础即海森堡测不准原理、未知量子态不可克隆定律;随后介绍了 BB84的工作原理、无条件安全性以及量子密钥分发系统中的关键技术。在第三章,基于量子信道特点的分析和量子力学的基本原理,提出了一种对现有系统功能改进的方案。其主要思想是让系统具有发送确定值功能。该方案并不需要改变当前系统的物理结构,只是在软件层次的一种改进。该方案并不会影响系统原有的功能和安全性。然后详细介绍了量子可视化系统的设计。该量子可视化系统主要具有以下特点:1)可视化的交互方式,以图形而非数据的方式展现数据,方便用户对系统进行调试。2)功能齐全,不仅支实时数据可视化,还提供历史数据查看可视化支持。3)根据用户的算法能自动检测量子信道是否存在窃听。量子可视化系统的设计介绍包括系统系统整体设计、可视化的界面设计等。设计的实现是基于面向对象语言Java。在第四章着重展示了可视化界面的设计效果图以及程序运行图。最后介绍了量子可视化系统的的实现。介绍的主要内容有:根据数据流的流向确定相关数据结构的思想、可视化面板算法、实现可视化面板算法需要的数据结构、几个重要线程的实现。此外还介绍了工厂设计模式在代码实现的应用,主要功能函数的代码可维护性等技术。