数千年来,国家以及军队元首依靠着高效的信息传递统治他们的国家和军队,同时为了防止相关通信内容落入敌手,多种保密手段应运而生。而随着信息时代的到来,保密通信的应用也逐渐涉及到我们生活的方方面面,变得尤为重要。现今的通用密码体系大致分为两种:对称密码体系以及非对称密码体系。对于前者来说,如何在通信双方分享相同的密钥而不被第三方知晓是其中的重点,也就是密钥安全即通信安全。而对于后者来说,其安全性在于其数学模型的计算复杂度,通过证明一个数学问题的逆向计算足够复杂,以至于其计算消耗时间远大于加密信息使用寿命,从而保证通信安全。但随着量子计算时代的到来,计算水平大幅提高,其安全性面临着前所未有的挑战。量子密码技术是量子力学和密码学结合的交叉技术,其安全性由量子力学的基本原理而不是任何的计算复杂度保证。利用该技术,通信双方密钥传输的过程中的任何第三方窃听行为都会被感知,再结合已被证明安全的“一次一密”加密方式,达到可证明的绝对安全。由于其突出的安全特性,量子密码技术成为量子计算时代最有前景的保密通信方式之一。本文主要总结了作者在博士期间有关量子密钥分配技术实用化的相关研究以及成果,主要包括及以下几个方面:1,光纤由于其稳定性,易拓展性,低损耗等特性成为量子密钥分配系统的典型信道之一。但对于大多数量子密钥分配系统,由于光纤双折射效应导致的偏振变化会引起误码率增高,从而降低系统效率。对于外场光纤来说,由于其所处环境复杂,双折射的影响会更加严重。因此我们对一个量子广域网络以及一条架空光缆进行实地测量,利用我们提出的高效的分析方法,对测量结果进行了详细的分析总结。其结果可作为量子密钥分配系统在实地光纤网络中工作时的重要参考。2,对于偏振敏感的量子密钥分配系统来说,信道中的偏振变化会导致误码率增高,降低系统效率。故一个高效的偏振稳定系统显得尤为重要。我们提出了一种高效简便的偏振坐标系补偿方法,在无需外部参考光的情况下,只利用量子密钥分配系统运行过程中产生的冗余信息,结合挤压型偏振控制器,对信道中偏振变化进行了高效的补偿,并通过实验验证了其可行性。3,与字符,文字信息不同,图像,视屏等多媒体信息是一类稀疏性较高的信息,若直接利用量子密钥分配技术以及一次一密对其进行加密,那么由于量子密钥分配系统较低的成码率,会导致传输带宽不足的问题。我们结合压缩感知方法,提出了一种高带宽多媒体信息安全传输的方法。利用该方法,一方面降低了对于单位多媒体信息加密时所消耗的密钥,同时保证了保密通信的计算安全性。另一方面,根据信道误码水平,可以适当降低错误校验和保密放大强度,从而提高量子密钥分配系统的可用密钥生成率。我们通过实验验证了该方法的有效性。