无法破译是信息安全的终极目标。无论是商业竞争还是军事干涉,都需要用信息安全来获得或保持战略、战术上的优势。量子密码具有可证明的无条件安全性。但是,由于各种条件限制,还没有实用化。为了改善量子密码协议的实用性能,使之实施简单,安全性高。本文对量子密码协议BB84和可视密码技术进行了研究。尝试通过将可视算法和量子算法结合起来,提高系统的综合性能。可视密码技术是一种具有特殊意义的加密算法。结合了图像编码和加密算法,理论上安全,但是实际上不抗窃听。密钥图上的像素呈随机分布。解密时,只需将密钥图叠加。编码简单,解码容易。安全性高,使用方便,使用者无须密码知识。能够在低技术条件下,完成高密级的信息传递。然而,在可视密钥分发的过程中,由于其对窃听者的存在无法察觉,对加密系统的信息安全埋下重大隐患。同时,鉴于可视编码同时也是一种纠错算法,如果窃听者能够将部分密钥信息复制,那么这种密钥的分发将没有任何意义。量子密码BB84协议是最先被提出的量子密码协议。其安全性由量子力学的物理定律保证。但是其应用不易。需要制备相当长的随机序列。只有样本足够大,才能体现量子的统计分布特征。另外,量子被接收后还需要进行误码估计、窃听者检测、信息纠错和保密增强这一系列必要的安全流程。因此,其密钥生成率低,算法流程复杂,执行效率低。即使能够生成足够长的密钥,也不利于其保存和使用。本文根据量子密码BB84协议和可视密码协议的编码特点,研究了基于可视算法的量子密码BB84协议的系统的有效性、可证明的无条件安全性以及仿真系统的实用性。建立了基于可视算法的量子密码BB84协议的身份认证模型和保密通信模型。合理去掉了保密增强部分,简化了系统。在身份认证模型中,基于可视算法的量子密码BB84协议的运算是群到半群的不可逆退化。需要结合图像处理算法降低可视编码引入的不可过滤的噪声对通信质量的影响[45],但不能完全消除。借助基于人工智能的图像处理技术,模糊地实现半群到群上运算的转化。从而确定密钥的合法性,读取密钥携带的信息,可以极大地降低可视算法在系统中引入的不可完全过滤的噪声的影响。但是,没有解决解码图像信息表达精确性的问题,不能读取全部信息。此时密钥生成率是100%。由于区域集中窃听攻击的影响,对于密文内容不具有可证明的无条件安全性。该系统能够解决一般性的身份认证问题。量子保密通信模型具有可证明的无条件安全性,并且完全消除了可视算法对系统通信质量的影响。理论上获得与秘密图像完全一致的解码图像,此时密钥生成率为1(?)。最后,使用群论,进行了系统有效性的证明。并使用经典纠错码高效地实现对任意比特流的编码、译码。编码的高密钥生成率和解码的高精度,在某种程度上不可兼得。但无论如何新算法模型的密钥生成率都比原有的量子密码BB84协议高很多。仿真实验结果表明,基于可视算法的量子密码BB84协议系统能够有效地提供可证明的无条件安全下的系统可靠性;能够提供比使用传统纠错码的量子密码BB84协议高很多的密钥生成率。新算法合理简化了原有量子密码BB84协议编码过程,提高了仿真系统的运行效率。量子密码BB84协议的可证明的无条件安全性需要由硬件设备来保证。可控的单光子激光器和安全的随机序列生成器是尚未解决的问题。在不久的将来,也许可以建立一个实用性强、可以实时在线的量子保密通信系统。结构简单,编码容易,解码速度快,重量轻,具有可证明的无条件安全性。