量子签名是在经典签名的基础上,利用量子力学原理对量子信息完整性,不可否认性以及不可伪造性进行保护的密码学原语。作为量子签名重要的研究方向,仲裁量子签名（Arbitrated Quantum Signature,简称AQS）是目前研究的前沿领域。本文深入探讨了AQS的理论基础,以AQS方案的研究和设计为主体思路,对现有AQS方案进行了研究分析,发现其中的安全问题,并提出了相应的解决方案。同时,为了完善AQS的仲裁功能,设计了一个具有灵活追踪性质的仲裁量子群盲签名（Arbitrated Quantum Group Blind Signature,简称AQGBS）系统。论文具体的研究内容如下:（1）从对话加密方式角度,对一类基于量子一次一密的AQS方案进行了研究分析,发现用于保密通信的量子加密算法,一旦应用到AQS协议中,就无法抵御伪造攻击和否认攻击。因此,为了构造适用于AQS和保密通信的加密方式,提出了一种基于AQS的受控量子对话方案。该方案采用第三方控制者技术、诱饵粒子检测技术,通过删除F粒子携带的无用信息来防止信息伪造和泄露问题。经安全性和对比分析,该方案可以抵御控制者攻击、接收者伪造攻击和签名者否认攻击。（2）从加密算法和追踪性角度,对两个典型方案和现有的AQS多比特签名方案进行研究分析,发现其中存在设计缺陷;另外,监督者的仲裁功能也会被限制。因此,全方位构思了具有灵活应变能力的签名方案,创新性的提出了一个AQGBS系统,其中包括签名验证和灵活追踪两个子系统。第一个子系统在链式CNOT操作的基础上构造了一个改进的加密算法,利用Grover搜索算法的迭代原理和并行特性,弥补了链式CNOT操作的缺陷,保证了AQGBS签名验证子系统的安全性。此外,该方案还引入了受控量子对话对签名密钥进行分发。与现有AQS方案进行对比,该子系统安全性更高。（3）第二个子系统为灵活追踪子系统,其利用半量子思想构建了公平协商模型,完善了监督者的仲裁功能。监督者可以根据不同的应用场景,和量子签名者协商选择是否追踪真正的签名者,即灵活选择是否公开问题签名所对应的那个签署者身份。接着,利用Grover搜索算法的并行特性,降低了多人协商的复杂性。经分析,该方案不仅资源消耗较少,传输效率还更高,而且还可以抵抗来自内部和外部的攻击。