量子通信是以量子力学基本原理与经典信息科学技术为基础的多学科交汇的新技术，具有无条件安全性。自1984年第一个量子密钥分发协议(BB84协议)产生以来，量子通信凭借其独特的优势，迅速成为当今通信领域的一个研究热点。本文主要对量子通信系统以及量子组网中的关键技术—量子交换进行研究。论文首先介绍了量子通信的基本概念、研究现状及发展前景；其次，介绍了相关背景知识及量子通信的基本原理，包括量子力学基础，量子信息基础，典型的量子密钥分发协议和量子位编码及线性光学器件；在第三部分重点介绍了量子通信系统的组成及各部分的功能，给出了基于B92协议的QKD实验平台的工作原理，实现了基于QKD过程的密钥进行语音、文本和图片的加密传输；第四，研究了量子交换工作原理，改进了基于线性光学器件的量子Fredkin门的实现方案，给出了其工作原理和工作流程，分析了成功率，并提出了由该量子逻辑门构成量子Benes交换网络，并分析了基本性能；最后，对全文进行总结，并展望了下一步的工作。