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连续变量量子密钥分发(CVQKD)与认证技术作为量子保密通信系统的重要应用分支,构建出新型安全有效的通信系统。CVQKD系统将量子信息加载于连续相干光场的位置分量及动量分量。系统实现成本低,量子态易制备与检测,生成密钥率高,为此具有良好的应用前景和重要的研究意义。量子认证技术是实现量子密钥分发的重要前提,保证了密钥分发过程中身份、消息及信道的真实性与可靠性。光纤损耗对连续光场的压缩态及纠缠态极为敏感,难以实现长距离光纤的量子密钥分发任务。高斯调制相干态是长距离密钥分发系统的研究重点。现有的理论和实验均表明采用连续变量的奇相干态能够改善密钥分发系统的性能且延长安全距离。长距离光纤信道的偏振劣化将影响CVQKD系统的密钥率与误码率,实现量子态长距离传输的关键技术是控制偏振劣化。测量设备无关协议去除了量子系统的边带攻击,结合测量设备无关协议的量子认证技术具有更高的安全性和应用价值。论文围绕着CVQKD系统的性能与安全性,量子身份认证与信道认证,连续变量奇相干态技术等问题展开研究,主要完成了以下工作:1.针对CVQKD系统传输距离短问题,提出了高斯调制奇相干态的CVQKD系统方案。方案研究了纠缠-制备通信模型中双模纠缠奇相干态的物理性能。描述了基于奇相干态的CVQKD系统框架与协议流程,并分析了系统的性能与安全性。结果表明,连续变量奇相干态能纯化双模量子态之间的纠缠度,有效提高了CVQKD系统对过噪声的容忍度并延长了系统的安全距离。2.针对CVQKD系统密钥率低问题,提出了基于正交频分复用技术的CVQKD系统传输方案。方案在系统收发两端以副载波实现多通道间正交频分调制与解调,即系统发端对量子载波进行快速傅里叶变换,系统接收端对量子载波进行傅里叶逆变换。其次,分析了正交频分复用的CVQKD系统的性能,计算了系统的协方差、安全密钥率及增益。数值仿真结果显示,CVQKD系统的正交频分复用技术有效提高了脉冲比特率。3.针对量子认证技术安全问题,提出了基于测量设备无关协议的量子身份认证方案。协议首先使认证中心和认证方共享身份认证信息及认证密钥。双方将信息加密后传输至不可信第三方实施纠缠态干涉测量。之后认证中心通过对比测量结果判断用户身份信息的合法性并更新认证密钥。方案搭建了测量设备无关的身份认证框架与协议,分析了不同攻击条件下方案的安全性。研究结果表明:基于测量设备无关协议的身份认证方案可更安全地实现不同用户间的量子身份认证过程。4.针对CVQKD光路稳定性差问题,研究了长距离光纤的非线性偏振性。方案分析了量子偏振编码通信系统的高斯调制相干态光源的偏振劣化原因与非线性偏振劣化条件下系统信道容量的变化过程,提出了控制CVQKD系统非线性偏振劣化的具体方法。研究结果表明,控制系统偏振劣化能减少长距离CVQKD系统的偏振抖动并优化系统性能。5.针对量子保密通信系统的信道安全性问题,研究了对称密码框架下量子信道认证方案。方案利用长距离介质的弱交叉克尔非线性,非破坏性测出隐形传态过程的量子纠缠态。通信双方首先以传输介质的弱交叉克尔非线性构造出两光子量子控制门,将其作为描述共享信道的量子纠缠态。通过非破坏性测量并对比结果,实现了量子共享信道的安全认证。方案对信道认证的安全性进行详实的理论分析。结果表明,此方案能够利用信道传输性能简单有效地实现量子信道的完善性认证。