量子信息学是一门充满活力的新兴学科,它融合了多个研究领域与方向,让量子力学的研究变得更加丰富多彩。作为量子信息学一个重要的研究方向,量子通信主要是利用量子态的纠缠、相干叠加性等性质通过量子信道或经典信道来完成一定的任务。到目前为止,量子通信是唯一一种被认为绝对安全的通信模式,正是这种得天独厚的优势,让量子通信成为目前最有吸引力的科技领域之一,因此研究量子通信具有非常重要的战略意义以及巨大的应用前景。本论文的研究主要涉及量子通信协议的两个方面,分别是量子安全直接通信协议方面和量子秘钥分发协议方面。在量子安全直接通信协议方面,提出了一种基于超纠缠态的量子安全直接通信协议,将处于超纠缠态的粒子作为检测粒子,随机插入到两步量子安全直接通信粒子流中来进行窃听检测。在安全性分析中,使用熵理论方法来计算信息量,通过建立窃听者能获取的最大信息量与被检测到的概率之间的函数关系,定量地比较两种量子安全直接通信协议的窃听检测效率。经过分析计算,如果窃听者想要获取全部的信息量,在原始两步量子通信协议中窃听检测概率的下界为50%,而在本文提出的协议中,窃听检测概率的下界可以达到75%,从而证明了本文提出的量子安全直接通信协议具有更高的窃听检测效率。在量子秘钥分发协议方面,分别提出了一种基于蒙特卡罗方法的量子B92协议、量子SARG04协议的仿真算法。我们首先分析了两种通信协议的传输成功率和误码率的理论值,然后引入均方误差来衡量理论数据与仿真数据之间的相似性,最后采用蒙特卡罗方法进行仿真实验。通过仿真实验,B92协议的均方误差仿真结果能达到3.016*10-5,SARG04协议的均方误差仿真结果能达到1.921*10-5,从而从实验的角度证明了本文所提出的仿真算法是正确的。此外,还分别给出了仿真算法的时间复杂度,以及仿真算法误差存在的原因。