量子密码学基于海森堡测不准原理和量子不可克隆定理等物理学特性,具有理论上的无条件安全性,在近几十年发展迅速。量子保密通信要求通信参与方都能够以某种方式操作量子位,即所有参与方都具备量子能力。然而,现阶段满足这个要求还不现实。为解决该问题,2007年Boyer等首次引入了半量子的概念,提出了第一个半量子密钥分配协议,其中通信参与方包含完全量子方(量子方)和半量子方(经典方)。随着对半量子通信协议和其安全性证明的研究深入,研究者对该领域的兴趣日益浓厚,形成了一个量子密码学的新分支——半量子密码学。对于未来量子通信网络的实现,半量子密码学具有两点优势,减少购买量子设备的费用以及更好的处理量子通信中的硬件故障。本文研究并设计了半量子身份认证协议以及半量子密钥分配协议,具体工作如下:设计了两个基于单量子比特的半量子身份认证协议,包含量子方Alice和经典方Bob。在第一个半量子身份认证协议中,Bob认证Alice的身份,且经典信道不需要经过认证。在第二个协议中,Alice验证Bob的身份,且Bob可以不具备测量能力。半量子身份认证对于保证半量子密钥分配和半量子秘密共享等半量子通信协议的安全具有重大意义。本文所提出的两个半量子身份认证协议可以抵抗常见攻击,并可以应用于现有的一些半量子通信协议中以抵挡中间人攻击。设计了基于四粒子Cluster态的半量子密钥分配协议,该协议可以同时实现一个量子方和两个经典方的密钥分配,并且可被扩展为多于三方参与的通信方案。本文给出的安全性分析证明所提出协议可以抵抗常见攻击。此外,本文还根据量子信息论计算了该协议的密钥率,得出了协议的最大噪声容限。与现有的多方SQKD协议相比,在相同条件下,本协议和扩展后的协议都具有更优的时间效率和量子比特效率。