近年来,由于计算机技术的高速发展,依赖于计算复杂度的现代加密技术的安全性正在逐年降低,而网络通信安全也因此受到了影响,虽然可以通过增加密钥长度等手段提高安全性,但是这种方式无法从根本上解决问题——随着计算机技术的发展,其密钥长度会越来越长,加密成本也会越来越高。与此同时,随着人类科技水平的进步,解决复杂问题的算法也在不断更新,现代加密技术所依赖的计算复杂度也会随着高效算法的面世而降低。量子密钥是通过量子密钥分配技术产生的随机密钥。量子密钥分配技术是量子通信技术的主要研究方向之一,通过量子密钥分配技术可以在量子密钥分配节点两端产生相同的量子密钥而不必担心量子密钥的安全性。本文的研究目标是将量子密钥分配技术应用于实际的通信网络中,通过结合当前量子密钥分配技术的发展水平,提出了量子密钥的分等级提供模式,缓解了量子密钥分配系统的速率较低的问题。本文还将量子密钥分配系统应用到即时通信系统中,进一步加强量子密钥分配技术的实用性。本文也参与了量子密钥分配技术中的量子交换节点的研究,设计并实现了量子交换节点的上位机控制软件,提高了量子交换节点的可靠性和易用性。本文的最后部分,总结了本文所做工作,并对量子密钥应用于安全通信领域的前景进行了展望。