数字签名被认为是现代密码学最重要的发明之一,主要用于保证通信中信息的完整性和发送方的身份认证。然而,经典的签名协议的安全性依赖于一些复杂的数学计算,如寻找离散对数或因式分解大质数。因此,随着计算机技术的高速发展和量子算法的提出,数字签名将面临安全性问题。在这种情况下,人们提出了量子数字签名来保证签名信息的安全性。原则上,量子数字签名的无条件安全性可以由量子力学基本原理保证。本文首先介绍量子数字签名的背景和研究进展。随后讲述与量子数字签名中用到的量子密钥分发协议,这里主要介绍量子密钥分发的无条件安全性以及BB84协议,紧接着介绍克服光子数分束攻击的诱骗态方法,之后描述基于BB84协议的量子数字签名方法的协议流程以及安全性分析。基于BB84协议的量子数字签名方法近几年在理论和实验上都实现了进展,但是仍然面临许多挑战,比如签名率低、安全传输距离短、实际的实验操作较为困难等。本文主要针对这些缺陷提出相应的弥补方案,主要概括为以下两个方面:1.由于还没有理想的单光子源,之前的理论上和实验上研究量子数字签名的大多数工作都采用弱相干光源。但是弱相干光源存在的不可忽略的真空成分以及多光子成分导致了签名率和安全传输距离的限制。针对此问题,我们研究了添加单光子的相干态光源并将该光源运用到三强度诱骗态的量子数字签名协议上。研究结果表明,该方案的签名率和安全传输距离都比优于采用弱相干光源的方案,为基于BB84的量子数字签名协议性能的提升提供了很大的参考价值。2.针对签名方案实际实现难度较大的问题,我们提出了单诱骗态量子数字签名方法。本方法只需要将光源强度调制为两种强度,即信号态和诱骗态,即可进行高效的参数估计和量子数字签名。该方法避免了传统多强度诱骗态量子数字签名方案中制备真空态的要求,减少了实验实现的难度。同时我们开展了相关数值仿真计算,结果表明:在一定的传输距离内,与双诱骗态方案相比,单诱骗态量子数字签名方案具有更高的签名率。在实际应用中,针对不同的实验条件,人们有望通过采用不同的诱骗态方法来优化系统实际性能。因而,我们的工作对量子数字签名的实际应用提供了重要的参考价值。