随着科学理论的进步与信息技术的发展,经典通信过程中信息安全逐步受到来自窃听者的威胁。量子通信基于量子力学原理可以使得用户之间实现远距离无条件安全的通信过程。量子通信致力于拓展多用户组网、提高通信系统容错率、延长信道距离和抵御安全漏洞。近30年来,量子通信不论在理论上还是实验搭建上都得到了充分的发展。本论文针对量子通信系统中若干理论与实验搭建技术进行研究,主要研究内容如下:提出了一个可行的方案能自动补偿远距离通信用户之间光纤通道的相位漂移与偏振演化。该实验装置可应用于多用户孪生场量子密钥分发协议的实验搭建,自动补偿两个场在传输过程中的相位波动,克服了孪生场量子密钥分发协议在实际实现中的主要挑战,即对长距离亚波长路径长度相位稳定性的要求。此外,简单稳定的结构易于扩展到多用户量子密钥分发网络,结合偏振复用使系统中用户联接更灵活。本文进一步研究了量子数字签名协议在多用户情况下的安全性以及所需量子链路的冗余问题。提出多用户环形量子数字签名协议并设计随机采样的系统实验装置,创新性地利用随机采样代替对称操作。在协议安全性分析方面,考虑勾结攻击的同时移除了安全量子信道的假设。通过理论仿真与计算证明协议具有不可否认性以及可传输性的同时排除了非法密钥串引入的伪造攻击概率。在量子链路数量方面,相比于以往N个参与者参与签名协议时所需指数倍量子链路数量CN2:,该协议仅需N个量子链路。明显地降低了实地建设的成本,有助于量子数字签名协议的推广。提出了一个动态量子多重签名协议,利用贝尔态纠缠关联和模二加自反性,允许阈值内数量的参与者临时反悔并退出或加入签名协议。当退出人数不低于预先设定的阈值时,可酌情取消该次签名协议。签名者的动态行为不会导致协议的终止,也无需重新制备纠缠态或者重新建立彼此之间的纠缠关系。该协议解决了量子多重签名协议中多个签名者之间纠缠关系固定而导致的协议应用不够灵活的问题。创新性地提出了五种不同的回环脉冲延时器,有效实现回环差分相移量子密钥分发协议系统关键参数L值的可调性和高长度性。该延时器应用于接收端马赫曾德尔干涉仪的一臂,通过加载不同相位编码主动控制回环延时器延时范围。采用琼斯矩阵推导,证明了该延时器在理论上可行。同时,搭建实验验证光路,进一步在实验上获得验证。仿真对比使用该延时器前后系统密钥率曲线可知,该延时器应用于系统中依旧可行。该回环脉冲延时器结构简单,性能稳定,并且易于应用于高速系统。相较于以往的实验装置,该系统免于庞大的延时校准工作,且系统误差较低。