信息安全是一个具有重要意义的研究课题。密码学是保障信息安全的重要工具之一，目前广泛应用的数学密码依赖于没有严格证明的数学难题。然而，随着经典计算机计算能力的提高和量子计算机研究的重大突破，依赖于数学密码的信息安全体制将面临着严峻的挑战。以经典密码学和量子物理学为基础的量子密码作为一种新型的密码体制，其安全性受到量子力学基本规律的保证。量子不可克隆定理和测不准原理保证了量子密码的无条件安全性和对窃听的可检测性，使得量子密码具有良好的性能和前景。 作为量子密码研究重点的量子密钥分发是最具有应用前景的量子信息技术。但是由于产生和检测单光子比较困难，基于离散变量的量子密钥分发和量子直接安全通信难以获得高通信速率。另一方面，目前连续变量量子密钥分发方案只能产生随机密钥，无法安全传输需要保密的有意义明文信息。因此连续变量确定性保密通信的研究是一个非常有意义的课题。目前量子密钥分发方案均假定通信双方为合法用户，对量子身份认证问题较少涉及，为此研究量子身份认证问题吸引了广泛的兴趣。 为了利用连续变量提高量子密钥分发和量子安全通信的信息传输速率，并解决身份认证问题，本论文主要做了以下几个方面的工作： 1．设计了一个基于高斯调制压缩态的确定性量子密钥分发方案。该方案不仅解决了高斯密钥分发方案通信效率低和离散变量乒乓方案实验实现困难的问题，同时提高了密钥传输速率。其中信息传输速率达到了Shannon信道容量。针对普遍的光束分离攻击策略，采用Shannon信息理论对所提方案进行了安全性分析，分析结果表明该方案是安全的。为了有效检测窃听，提出了把保真度F作为检测窃听者的一种有效手段，保真度F对窃听行为异常敏感。量子信道一旦遭到窃听者干扰，保真度F迅速降低，为合法通信双方提供安全警告。 2．设计了一个基于连续变量纠缠对量子安全通信方案。该方案的创新性在于通过改变非简并光学参量放大器的输入参数同时实现量子密钥分发和量子信息加密。该方案首先利用量子密钥分发得到安全的密钥，然后把获得的密钥作为量子加密算法的加解密密钥实现准安全的量子直接安全通信。该方案的安全性由连续变量纠缠对的纠缠关联性保证。定义了与纠缠度密切相关的纠缠参数F，并把F作为检测窃听者的手段。针对普遍的高斯克隆机攻击策略，采用Shanllon信息论对量子安全通信方案进行了安全性分析。分析结果表明，量子密钥分发算法是安全的。即完成分发过程后，通过经典纠错和保密增强技术，窃听者得不到任何有用信息。而量子加密算法是准安全的，即窃听者和发送者之间的互信息量，(α，∈)随着由加解密密钥控制的干扰噪声的增大而迅速减少，逐渐趋向于0。 3．设计了一个连续变量“乒乓”协议，采用与纠缠度密切相关的纠缠参数F作为检测窃听者的方法。针对光束分离攻击策略，采用Shanllon信息论对连续变量“乒乓”方案做了安全性分析，分析结果表明该方案是安全的。 4．提出了一种离散变量量子身份认证协议，并设计了两种分别基于相位调制和偏振调制的量子身份认证方案。量子身份认证协议分为注册阶段和认证阶段。在注册阶段，用户可以在认证中心动态地建立用户资料数据库。认证阶段，认证中心通过比较用户传送的用户信息和用户资料数据库中的用户身份信息验证用户身份的合法性。该方案的安全性由量子不可克隆定理保证。根据提出的理论方案，分别设计了基于相位调制和偏振调制的量子身份认证实验方案。设计了基于偏振调制的自由空间量子身份认证实验方案，并做了原理性验证实验。 5．初步研究了基于光纤通信的连续变量量子安全通信方案。采用偏振编码与加密方法，把互不对易的两个Stokes参量作为量子信号载波。最小测不准原理保证该方案的安全性。即通过相干态的量子噪声保证量子保密通信系统的安全性。本方案改进了美国西北大学的实验方案，把一个大圆的偏振态推广到整个邦加球球面上的所有偏振态，增加了窃听者的不确定性，提高了安全性。采用邦加球和四元数分析了基于偏振调制的相干态量子安全通信的安全性。