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随着现代计算机的计算能力越来越强大,传统的通信加密技术将会面临巨大的挑战,而量子计算机的研究,则更会加剧人们的忧虑。量子通信技术的出现,正好可以从根本上解决这个问题。量子密钥分发是量子物理原理在信息学最为成熟和实际的应用,也是量子通信技术中应用最为广泛的技术。传统通信密码学的安全性是基于数学问题的求解复杂性,存在被破解的可能性,量子物理原理则可以保证量子密钥分发实现无条件的安全性。由于量子密钥分发系统一般是采用相位编码或偏振编码,这对收发双发的编码参考系提出了一定的要求,即需要实时的对准。而参考系无关量子密钥分发协议可以在收发双方的参考系存在一定偏差的情况下,实现密钥的安全传输。关于参考系无关量子密钥分发协议的理论和实验的研究,近几年国内外都取得了丰硕的成果。本文围绕参考系无关量子密钥分发协议,首先介绍了量子密钥分发协议的研究背景、研究现状以及基础知识。然后结合国内外的一些相关研究成果,进行了如下几方面的研究:1.研究了基于标记配对相干态光源的参考系无关量子密钥分发协议的性能。传统的弱相干态光源不可避免的存在较多的多光子和真空态部分,而标记配对相干态光源中的单光子部分高达99%,并且对应的真空态比例和多光子比例很少,因而非常适合作为量子密钥分发系统的光源。研究结果表明,无论是在安全传输距离,还是在成码率方面,在参考系无关量子密钥分发协议中使用标记配对相干态光源比弱相干态光源更具有优势。2.研究了单诱骗态参考系无关量子密钥分发协议的性能。实际的量子密钥分发系统中,由于光源的的不完美性,会造成系统存在被攻击的风险。为了抵御实际的量子密钥分发系统中潜在的光子数分离攻击,一般都会采用诱骗态方案。而常用的诱骗态方案中,采用一个信号态和两个诱骗态,虽然可以很好地解决光子数分离攻击的问题,但同时也对实际的控制电路提出了较高的要求。我们对比了采用单诱骗方案与采用双诱骗方案的参考系无关量子密钥分发协议的性能。研究结果表明,在采用一个(非真空态)诱骗态的情况下,协议的成码率和安全传输与两个诱骗态相比结果差别很小,但是采用单诱骗态方案无疑会降低对实际控制电路的技术要求。