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量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)是量子信息与量子密码学的重要应用,量子力学的基本原理保证了其物理上的无条件安全性。连续变量量子密钥分发(Continuous Variable Quantum Key Distribution,CVQKD)技术因其具有潜在高码率及与经典光通信良好融合性等特性,近年来受到广泛关注并得到迅速地发展,在理论和实验上均取得了重大进展。通常来说,标准的CVQKD系统包括两个阶段,也就是量子通信阶段和数据处理阶段。在CVQKD系统中,数据处理阶段包含位帧同步、相位补偿、秘密协商和保密加强,其中秘密协商和保密加强称之为数据后处理。目前实际CVQKD系统存在位帧不能准确同步、相位漂移估计不精确、秘密协商效率和误帧率折中、密钥生成速率低以及系统实际安全性等问题。数据处理算法影响着连续变量量子密钥分发系统的安全传输距离、安全密钥率和实际安全性。因此我们分析和研究数据处理算法,对提高实际CVQKD系统的性能和实际安全性具有重要意义。本文围绕如何从数据处理算法设计上提高CVQKD系统关键模块的性能和CVQKD系统的实际安全性展开研究,主要研究内容如下:1.在CVQKD系统中,数据处理阶段的多维协商有限维度效应下的实际安全性分析和研究。分析了有限维度效应产生的原因:多维协商方案通过d维旋转,在经典公共认证信道上交换数据,建立了一个二进制虚拟信道。由于多维协商方案中的维度d有限,将导致量子信道和虚拟信道的信噪比不匹配。这种效应将最终导致密钥率过高评估从而引入CVQKD系统实际安全性问题。不同于由于CVQKD系统硬件引起的实际安全性问题,有限维度效应引起的实际安全性问题是由于后处理软件算法引起,这为以后提高系统的实际安全性提供了新的思路。2.在CVQKD系统中,相位估计算法的设计与实现。首先分析了CVQKD系统的相位估计问题并提出一种基于反馈优化的高精度相位估计算法,然后分析了算法在相位补偿方面的表现。该算法为设计出更长距离、更高密钥率的CVQKD系统打下了坚实的基础。3.在CVQKD系统中,基于线性反馈移位寄存器的Toeplitz矩阵的保密加强算法。首先介绍了保密加强的原理和技术,其次介绍了如何基于线性反馈移位寄存器构造Toeplitz矩阵,提出了基于LFSR的Toeplitz矩阵的保密加强算法,最后分析该算法的安全性。基于LFSR的Toeplitz矩阵不仅提高了运算速度,而且节约了硬件资源,从而有效地提高CVQKD的保密加强阶段的速度,具有很高的实用性,为实现高速度长距离CVQKD系统提供了保障。