密码学具有悠久的历史,从人类文明的诞生之日起,保密通信就伴随着人类的发展,在军事、国防发挥了重要的作用。计算机、internet网等技术的发展让人类进入了信息社会,而信息的保密则在经济和私人领域也越来越重要。现代密码学告诉我们,保密通信的关键在于密钥的安全性。如何保证密钥的安全性在经典领域一直是一个难以解决的问题。而对于使用公钥系统的密码,例如RSA,其安全性难以得到证明。特别是随着计算机技术的发展,建立在公钥密码基础上的保密通信岌岌可危。私钥系统虽然安全,但是密钥分配的安全性在经典系统中一直难以得到保证。量子密钥的出现刚好解决了私钥分配的难题。它的安全性建立在量子力学的基础之上,不论将来技术如何发展,依然能够保证密钥分配的安全性。 从第一个密码协议的提出到现在,经过20多年的发展,量子密码已经非常成熟了。在光纤和实际光缆中已经有超过100公里的密钥分配系统,商用化的终端也已经出现。在自由空间,100公里的自由空间密钥分配也已经实现。量子密码开始向网络化、全球化发展。而光纤由于自身的损耗,在目前技术条件下,短期内其传输距离很难超过几百公里,要建成全球的密钥传输网络只能另寻出路。我们知道大气的90％分布在地面以上10公里以内,在某些波长,大气层的透射率在60%以上,如果通过卫星作为中转来连接光纤组成的量子密钥分配局域网,那么就可以实现全球的保密通信网络。　　本博士论文主要讲述了自由空间量子密钥分配的相关问题,对卫星一地面的量子密钥分配的背景光问题进行了研究,主要内容如下:　　1 首先对经典密码和量子密码做了简单的介绍,重点介绍了量子密码的原理。接着对量子密码分配的传输介质—光纤和自由间大气做了考察和对比,分析了自由空间密钥传输的优点和缺点,阐述了利用卫星—地面量子密钥传输来建立全球量子密钥传输的概念。　　2 介绍了室内12米自由空间量子密钥传输试验的原理,过程和结果。通过一组正对的望远镜耦合,采用以不等臂M-Z干涉仪为基础的相位编码方式,成功地实现了实验室内12米距离的自由空间量子密钥分配。实验表明这样的系统工作是稳定可靠的,与偏振编码一样,相位编码也可用于自由空间的量子密钥分配。