量子算法和量子计算机的迅猛发展使传统数字签名的安全性受到严重威胁,而基于量子力学基本原理的量子签名具有无条件安全性。作为保证消息身份认证、数据完整性以及签名不可否认性的有效技术手段,量子签名在合同签署、移动支付和电子匿名投票等领域具有广泛应用。半量子密码概念在量子密码中的应用极大地降低了量子通信的技术成本,有利于促进量子签名的实际应用。主要研究工作如下:针对具有两个经典通信方和一个量子方的三方量子密钥分配系统,构建了一种基于二能级类GHZ态纠缠特性的三方半量子密钥分配协议,旨在解决两个经典通信方之间的密钥分配问题,提高量子资源的利用率。在可信量子第三方Charlie的协助下,协议中的两个经典用户Alice和Bob能够安全地实现密钥分配,而Alice和Bob之间无需架设量子信道。该协议中执行了两次测量重发操作,重复利用了在典型的半量子密钥分配协议中通常被丢弃的返还粒子,这使该协议拥有更高的效率。在量子签名协议中,为了加密消息和签名,签名者、签名接收者和仲裁之间需要事先共享一串密钥,而本文所提出的三方半量子密钥分配协议能够实现此密钥的高效分配。分析验证了该协议在理想条件下可以抵抗测量重发攻击、截获重发攻击以及纠缠攻击等常见的攻击手段。将半量子密码概念与仲裁签名相结合,基于诱骗态安全检测策略和四粒子Cluster态可靠、持久的纠缠特性,设计了一种离线仲裁半量子签名协议。在量子仲裁Trent的协助下,不具备完全量子能力的签名者Alice能够完成消息的传递,而签名接收者Bob能够验证签名的真实性。协议中,较为复杂的纠缠态粒子制备和量子比特分发由仲裁承担,从而降低了签名者Alice和签名接收者Bob的操作复杂度。同时仲裁也不干预签名的直接验证,使签名接收方拥有完全的签名校验权。相比一些典型的仲裁量子签名协议,本协议拥有较高的量子比特效率。此外,文中分析了本协议满足不可否认性和不可伪造性。基于高维n粒子GHZ态,构建了一个灵活高效的量子动态多代理群盲签名协议。原始签名者能够指定群组中的代理签名者行使签名权,即代理签名人可以被动态地添加或撤销,并且在签名扩展阶段已签名的代理人不需要重复签名,简化了代理签名的复杂性。该协议利用高维GHZ态作为信息编码的载体,其携带了更多的信息,从而提高了量子签名协议的效率。本文分析验证了该协议可以抵抗量子通信中常见的攻击方式,同时具有动态性、群属性、盲性以及可区分性等性质。