作为量子密码学的一个重要研究方向,量子密钥分配旨在实现合法通信参与者之间安全地共享密钥。量子密钥分配协议一般要求所有通信参与者都具备量子能力,而且协议所涉及的多数量子设备都比较昂贵。Boyer等开创性地提出了适用于量子方和经典方之间的半量子密钥分配协议。为了避免半量子密钥分配协议中攻击者Eve冒充合法参与者Alice或Bob,需要对通信参与者进行身份认证。基于Cluster态和类GHZ态等纠缠态,本文设计了一个半量子身份认证协议和两个半量子密钥分配协议。论文的主要研究工作如下:本文提出了一种基于四粒子Cluster态的半量子身份认证协议,以实现经典方Alice和Bob之间的身份认证。该协议只要求第三方Trent是半可信的。“半可信”意味着第三方Trent必须严格地执行协议步骤,他可能通过信号传输阶段得到的数据来窃取参与者之间的秘密信息。Trent负责制备和分发粒子,而Alice和Bob负责测量和编码粒子序列。所提出的半量子身份认证协议可抵抗冒充攻击、截获重发攻击、纠缠攻击和半可信的第三方攻击。本文提出了一个基于类GHZ态的两方非对等半量子密钥分配协议,并将该协议扩展为多方SQKD协议。“非对等”是指每个通信者独立、随机地选择执行各自的操作。为了提高本协议及扩展协议的效率,采用不同的参数来控制生成的最终密钥中INFO比特、用于检测窃听的TEST比特和CTRL比特在总量子比特中的比例。随着生成INFO比特数量的提高,被丢弃数据的比例将会减少,从而协议效率显著提高。安全性分析表明,所提出的半量子密钥分配协议可抵抗截获重发和测量重发等常见攻击。本文还设计了一种基于四粒子Cluster态的中介半量子密钥分配协议。所提出的中介半量子密钥分配协议允许两个经典参与者Alice和Bob在量子第三方Trent的帮助下安全地共享密钥。所提出的半量子密钥分配协议可以抵抗常见攻击。与现有的半量子密钥分配协议不同,协议中的经典参与者不需安装昂贵的检测设备来抵抗特洛伊木马攻击。提出的中介半量子密钥分配协议更具实用性,因此该协议可应用于无人机自组网系统中,其中地面端相当于具有完全量子能力的量子方,而无人机相当于量子能力受限的经典方。