随着信息时代的到来,计算机及网络技术的迅猛发展,智能移动终端的普及及移动互联网的更新换代,更大的容量需求与频谱资源短缺的矛盾越来越突出,对于通信的安全性问题我们也提出了更高的要求。为解决光通信领域的通信容量的问题,科学家们已经提出了许多切实可行的方法,例如密集波分复用、模分复用等,但受限于短缺的频谱资源,我们的需求依旧无法满足。轨道角动量是描述涡旋光束螺旋相位面的物理量,因为轨道角动量取值无限,所以采用轨道角动量作为信息的载体,能够在不增加系统带宽的情况下极大提高系统传输的信息容量,收到了人们的广泛关注。此外,利用轨道角动量进行高密度数据储存,编码,可以有效的提高数据传送的密度及速率。我们将轨道角动量应用到量子秘密共享本文中协议中,我们利用携带轨道角动量的光子实现了基于相互无偏基的高维度的量子秘密共享协议。本文主要研究了基于单光子轨道角动量的环形高维量子秘密共享协议的方案。论文的主要研究内容如下:(1)论文以经典量子密钥分发协议BB84协议作为基础,介绍了量子信息的基础知识以及量子密钥分发协议的协议内容并且给出了安全性分析。在熟悉BB84协议的基础上,我们进行了协议设计,即提出了基于单光子偏振态的环形秘密分发协议。它利用光子的四个偏正态来传递信息,利用两个幺正操作编码信息,不但实现了共享密钥的目的,而且协议的安全性更高。文章模拟了窃听者实施截取-再发送等攻击,对协议进行了安全性分析,证明了协议的安全性。(2)论文对轨道角动量进行了介绍并且对于携带轨道角动量的涡旋光束的制备、测量进行了研究。我们将轨道角动量与量子秘密共享协议相结合,应用相互无偏基理论等将协议扩展到高维度,并给出了相关模块的物理实现。通过对窃听者可能发动的截取-再发送以及参与者攻击的模拟,我们对基于轨道角动量的高纬量子秘密共享协议的安全性及效率的分析,证明了协议的安全性。