量子密钥分发是基于量子力学基本理论发展起来的,它有两个基本特征,即对窃听者的可检测性和无条件安全性,是一种原则上不可破译的密码体制。因此它受到密码学界和物理学界的重视,在理论、实验和实用化方面的进展非常迅速,近年来成为研究热点之一。对量子密钥分发协议中的一些有趣问题,我们做了三个方面的研究。首先,针对BB84协议中光子利用率低且不能进行身份认证的缺点,提出了一种基于挑战-应答机制的量子密钥分发协议。在该协议中,发送方Alice利用Hash函数和经典随机比特串(含挑战信息和密钥),基于BB84协议,制备并发送光子串,接收方Bob对光子测量后,基于Hash函数和测量结果,发送应答信息给Alice,Alice根据应答信息的误码率是否在阈值之内来决定是否使用该密钥。在密钥分发过程中,理想情况下光子的利用率为100%,该协议既有BB84协议同样级别的安全性,又有单向身份认证功能。然后,针对误码协调协议中密钥生成率低的问题,结合经典一次一密协议机制,提出了一种新颖的量子密钥误码协调方案。在方案中,Alice向Bob发送经典一次一密信息以及对应的原始密钥的位置信息,Bob根据这些信息按照协议规则对原始密钥进行纠错,这个过程中不需要直接交换原始密钥的内容,不会造成信息泄露,也不需要丢弃密钥,因此可以提高密钥生成率,解决了已有的量子密钥分发协议密钥生成率低的问题。最后,量子密钥分发结束后得到的密钥是二元序列,只有0和1。作为密钥,该二元序列最好是随机的或者近似随机。基于多体局域化理论和光栅衍射理论,提出了一种新颖的测量二元序列无序度的方法,可以定量测量任意二元序列的无序度。