量子密码是经典密码学和量子信息学交叉融合的产物,其安全性依赖于量子不可克隆定理和海森堡测不准原理。作为量子密码的一个重要分支,量子安全直接通信致力于在预先不共享密钥的前提下,在合法参与者之间安全传递秘密信息。由于在实时通信中具有显著优势,量子安全直接通信一经提出便得到了许多研究者的广泛关注,并随着研究的不断深入,发展出了许多重要的应用类型,如中介量子安全直接通信和多方量子安全直接通信等。然而,现阶段难以满足量子安全直接通信中每一个参与者都拥有昂贵量子设备的要求,因此降低协议执行的门槛成为迫切需要解决的问题。针对该问题,Boyer等在2007年提出了半量子的概念,这个概念很快被引入到量子安全直接通信当中,半量子安全直接通信应运而生。然而,现有的大部分半量子安全直接通信只能实现两个参与方之间的单向秘密信息传递,存在较强的局限性。双向和多方半量子安全直接通信打破了这些局限,更符合未来发展的趋势,本文研究并设计了双向和多方半量子安全直接通信协议,具体工作如下:基于四粒子Cluster态,设计了一个多方半量子安全直接通信协议,包含具有完备量子能力的信息接收方Charlie和只具经典能力的信息发送方Alice和Bob。该协议允许两个发送方同时向另一个量子方发送秘密信息,且通过编码手段可以拓展为一个多方半量子对话协议。此外,通过引入量子纠错编码,本文还设计了一个可以抵抗一定程度噪声的多方半量子安全直接通信协议。相比于现有的半量子安全直接通信协议,本文提出的协议具有更高的时间效率和量子比特效率。安全性分析表明所提出的协议可以抵御截获攻击和测量重发等常见攻击。设计了一个基于高维单粒子态的双向半量子安全直接通信协议,该协议包括量子方Alice和经典方Bob,每个参与方可以同时接收和发送秘密信息。协议中的经典方Bob无需具备粒子测量能力和制备能力,因此该协议在现有的技术条件下更易实现。安全性分析表明:在不被合法通信者发现的情况下,诸如截获重发、测量重发、篡改攻击以及纠缠攻击等常见的攻击手段无法获取秘密信息。此外,该协议利用高维单粒子态作为信息传输的载体,这极大地提高了秘密信息传输效率。