量子通信利用量子力学原理为实现真正的保密通信提供了一个理论上无条件安全的方法。随着量子通信系统的逐渐发展和成熟,量子通信逐渐从短距离、低码率、点对点两用户和实验室验证,向远距离、高码率、多用户和网络化发展。本论文针对光纤多用户量子通信系统的实验方案进行系统性研究,具体研究内容如下:提出两套基于单光子源的多用户量子秘密共享实验方案:1)环形(三方)量子秘密共享实验方案;2)单比特量子秘密共享实验方案。两套方案均可以稳定的自动补偿光纤的双折射效应而无需额外的补偿装置。同时,相比于早先的偏振无关调制方案,得益于相位控制器链接法拉第旋转镜的设计,通过简单的电路时钟控制,两套方案便可以实现偏振不敏感的相位调制。两套方案均进行了干涉实验测试以及干涉对比度稳定性测试,实验结果表明两套方案均稳定可行。提出一种新颖的量子网络方案。本方案基于一个包含法拉第镜和光开关的Sagnac型的干涉装置。本网络方案有四个优势:1)通过使用光开关,本网络方案算是一个完整的量子网络方案因为可以实现网络中任意用户之间分发秘钥;2)昂贵的探测器,量子信号传输器被置于中间用户Charlie处,网络中的每个拓展用户仅需要一个控制器,极大的缩减了网络的建设成本;3)因为使用法拉第镜往返量子信号,使得网络中的量子信号在通过光纤时能够自动补偿光纤的双折射效应,同时易于实现偏振无关的相位调制器;4)通过改进型的BB84协议,可以让方案免疫所有利用探测器漏洞的攻击。针对实际系统中源制备不完美问题,我们通过改进商用的plug&play系统实验实现了解决方案loss-tolerant协议。我们从实验上证明了,在考虑源制备不完美问题,诱骗态QKD系统仍可以实现距离达到50km的安全通信。自补偿QKD系统中法拉第镜琼斯矩阵的相关研究。现阶段的琼斯运算分析存在两个缺陷:1)仅分析了自补偿系统的自动补偿过程;2)未充分考虑法拉第镜对光相位造成的影响。为了解决以上两个缺陷,我们使用琼斯计算分析方法,对整个plug&play系统的输出结果进行理论推导,我们同样对一个自制的双法拉第自补偿QKD系统进行类似的分析。更重要的是,我们发现plug&play系统中的实验输出结果与理论计算结果由于经典的法拉第镜有一个π相位遗漏而存在差异。为了解决上述问题,我们通过追溯经典法拉第镜琼斯矩阵的由来,通过坐标系旋转的办法,给出了一个新的法拉第镜的琼斯矩阵体现这个π相位。