随着通讯技术和计算科学的快速发展，人类社会已经步入了信息化时代。信息的保护涉及到多个方面，而密码学为信息的保护提供了重要方法和手段。密码学广泛应用于诸多领域，政治，经济、军事等各方面都与密码学有着紧密的联系，所以保证密码的安全就显得尤为的重要。　　经典密码学的安全性大多是以窃听者具有有限的计算能力为前提，一旦量子计算机问世，破解经典密码的时间很快降低，通信便不再安全。而量子密码学的安全以量子力学的基本原理来保证，在理论上确保了通信的绝对安全。但是在实际应用中，现实和理论的差距使得量子密钥分发系统存在一定的漏洞。迄今为止，研究者们已经针对实际量子密钥分发系统的不理想提出了各种不同类型的攻击。而其中一个从根本上解决安全性问题的方案是设计实际使用的器件与现实安全无关的量子密钥分发系统，因此测量设备无关量子密钥分发系统应运而生。　　该系统将所有的测量设备置于不可信的中继，从而免疫于所有针对探测器边信道的攻击，是目前安全性最高的协议。但是由于系统本身的构架和实际器件性能参数的影响，使得该系统的应用性能还很低，其中实际单光子探测器性能参数对该系统的影响是一个非常重要的方面。本文正是以研究基于实际单光子探测器的测量设备无关量子密钥分发系统应用性能为主要内容，具体工作包括:　　1、介绍量子密钥分发系统安全性的基本原理，针对QKD系统的现实安全性，分析了现有的QKD系统实际存在的攻击方式和防御策略;　　2、介绍测量设备无关量子密钥分发系统目前的理论和实验研究进展，并对各种实际器件的特征参数对系统应用性能的影响进行了介绍;　　3、针对弱相干光源的具体特性，采用量子力学的描述，将各个器件进行量子化处理，同时考虑探测器的具体性能参数的影响，从理论上对偏振编码和相位编码MDI-QKD的误码率进行了定量分析，分别给出了基于实际单光子探测器的MDI-QKD系统误码率的通用表达式。对该表达式的进一步模拟结果表明:偏振编码Z基中，多光子脉冲不会引起误码;在偏振编码X基和相位编码中，受多光子影响，产生的误码率较大;系统在对称时产生的误码率最低。　　4、在通用表达式的基础上，进一步研究了实际应用中非对称分布单光子探测器对系统性能的影响。即，以暗计数率与探测效率的比值来表征探测器的具体性能，分析了测量端4个单光子探测器的性能参数不同时对系统产生的影响。通过分析结果可以发现:不能产生贝尔态的两个单光子探测器参数相同时系统的误码率要低于能够产生贝尔态的两个单光子探测器参数相同时系统的误码率。以上研究模型为MDI-QKD的实际应用提供必要的理论基础，其分析和模拟结果为设计高性能MDI-QKD系统提供了重要依据。