量子密钥分发作为量子力学在密码学中的应用分支,能够以无条件安全的方式在合法通信双方之间分发密钥,从而实现无条件安全的保密信息传输.其理论安全性由海森堡测不准原理及量子不可克隆定理保证,光子携带的密钥信息不可能被攻击者全部获取,并且攻击者无法对信道中的光子进行复制,一旦攻击者试图对载体光子进行测量以获得信息,则一定会对信息系统造成扰动从而被通信双方发现.量子密钥分发的理论安全性可以完全得到保证.量子密钥分发协议的实际安全性也在逐步深入.对于模拟理想单光子源的弱相干态脉冲易被光子数分离攻击破解的问题,现在常用诱骗态协议解决;对于利用实际仪器漏洞窃取密钥信息的攻击,已经有许多针对性的方法被提出,例如强光致盲攻击等;然而仪器漏洞不可能被完全补足,此类问题可以被测量设备无关的量子密钥分发协议补足.为了提高量子密钥分发协议的实用性,不断的新型协议被提出,使得密钥生成率不断提高,为未来量子密钥分发的实用化、商业化提供了更多依据.本文取得的主要研究成果如下:（1）研究了三类针对BB84协议的重要改进协议,分别是测量设备无关的量子密钥分发协议、双场量子密钥分发协议及相位匹配量子密钥分发协议,在同一层次上横向比较了此三种协议在设备实现、诱骗态方法、光子源、干涉测量类型、密钥率、安全性证明等方面的特性,结果表明相位编码能有效提高光脉冲传输稳定性,结合单光子干涉以及相位后补偿方法能够进一步提高密钥生成率.（2）提出了一种全新的基于三态系统的相位匹配量子密钥分发协议,讨论了该协议的安全性.并根据经典数据对该协议进行了仿真模拟,仿真结果表明该协议在更短距离内突破了线性密钥生成率的限制,增加密钥率并使得有效传输距离更远.