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量子信息是量子力学和信息科学相结合的产物,它包括量子通信与量子计算,是当前研究的热点之一。本文研究属于量子信息中的量子通信研究领域,涉及量子密钥分配、量子安全通信和量子秘密分享等三个方面,主要内容包括: (1)基于Bell态和量子纠缠交换,我们提出了一个量子密钥分配方案。在该方案中,密钥发送者首先准备一批EPR光子对,每个EPR对任意地处在四个Bell态之一。发送者从每个 EPR对里抽出一个光子组成一光子序列,剩下的另一个光子组成另一序列;将其中的一光子序列发送给密钥接收者。发送者和接收者选出一部分EPR光子对进行信道安全性检测,然后他们对剩下的EPR光子对进行分组。每组仅有两个EPR光子对,发送者向接收者公布每组中任意一个EPR对的Bell态。发送者和接收者都对每组中自己拥有的两个光子进行Bell基测量。发送者的测量结果可通过一么正变换至其未公布的Bell态;接收者的测量结果也可通过一么正变换至于发送者公布的Bell态。理论上可知,这两个么正变换相同。据此,双方可建立起密钥。该量子密钥分配方案的效率是50％。 (2)基于高维希尔伯特空间的GHZ态和重排粒子序,我们提出了一个超级稠密编码量子安全通信方案。在这个方案中,首先信息发送者通过么正操作将秘密信息加载在许多GHZ态上;之后,其打乱依照加密信息排列的粒子序列,同时插入一些处于极化状态的单粒子,并将整个粒子序列传送给信息接收者。发送者告诉接收者单粒子在粒子序列中的位置。接收者测量单粒子,然后和发送者沟通以判断通信道的安全性。若信道安全,发送者指导接收者将打乱的粒子序列恢复。接收者则可通过测量GHZ态读出信息发送者的秘密信息。该方案明显具有高容量与节约量子资源的特点。 (3)基于“乒乓协议”,我们利用纠缠光子对和Hadamard门提出了一个量子秘密分享方案。在这个方案中,分享者B拥有一个EPR光子对,其留下一个光子。另一个光子依次经过其他分享者C、D、E、…、Z,每个分享者都对该光子做操作(操作为I、σx、σy、σz和H之一)。最后,光子到达信息发送者A,其对光子进行加密操作后发送给B。B、C、D、…、Z惟有相互协作方能获取发送者A的秘密信息。该方案中,传递一个光子可分享两比特信息。值得提及的是,该信息可以是直接信息而非密钥,这是本方案的显著特点。此外,我们还基于经典信息分享方案提出了一个量子态分享方案。