在量子通信研究中,光子由于其可操作性和高速传输特性而成为主要的信息载体。光量子比特和光子纠缠是量子通信领域的重要资源,在量子隐形传态（QT）、量子密钥分发（QKD）、量子安全直接通信（QSDC）等领域有着广泛的应用。在远距离量子通信中,光子传输损耗是量子通信的一个重要障碍,光子传输损耗导致光子在光纤中的传播随着信道长度的增加呈现指数式衰减。光子传输损耗不仅严重影响量子通信的通信效率,限制通信长度,而且威胁量子通信的安全性。为了解决上述问题,量子无噪声线性放大（NLA）被提出,可以有效保护单光子量子比特和量子纠缠。本文第一个工作利用不完美的单光子源辅助,实现了极化-双纵向动量三自由度编码单光子的无噪线性放大。在单光子的多个自由度同时编码能有效提高单光子的信道容量,从而提高量子通信的通信效率。实验上已经实现了在单光子的极化、双纵向动量等三个自由度同时进行编码。本文的方案可以有效提高输出态的保真度,并在所有自由度中保留它们的编码特征。该方案可以进一步拓展到双光子超纠缠态系统。本协议使用的是线性光学器件,可以在现有的实验条件下实现,具有更强的实用性。本文第二个工作提出了一种基于单光子源的设备无关量子安全直接通信（DI-SQDC）协议。DI-QSDC允许发送方直接向接收方发送秘密消息,而无需先共享密钥,且能抵御所有来自不完美设备端的攻击。在本文中,我们介绍了利用单光子源和指示型结构的新型DI-QSDC协议。该方案的安全信息容量以及最大通信距离明显优于之前的DI-QSDC方案。因此,有望在未来量子网络建设中发挥作用。