信息技术和网络体系的高速发展对信息网络安全提出了更高的要求。以量子力学原理为基础的量子密钥分配技术（Quantum Key Distribution,QKD）能够理论上无条件保证信息的安全性。根据所选择态制备方式的不同,QKD分为离散变量量子密钥分配（Discrete-Variable Quantum Key Distribution,DVQKD）和连续变量量子密钥分配（Continous-Variable Quantum Key Distribution,CVQKD）。CVQKD由于其具有量子态制备简单、探测效率高、可兼容性强等特点受到了高度关注。为实现量子通信全球化,自由空间CVQKD得到了更多的青睐,它解决了光纤信道受地理环境限制的难题。然而,自由空间CVQKD的性能会遭到雨雾天气、大气湍流等实际因素的影响。因此,研究实际天况条件对CVQKD的影响具有十分重要的现实意义。本文主要围绕实际天况条件下的自由空间CVQKD从温度、高盐环境、雨雾、以及复合信道这四个方面展开研究与分析,具体工作如下:1.温度对大气信道CVQKD的影响研究。在自由空间大气信道中,湍流运动总是存在的,但是由于湍流运动的不规则性,很难直接获得湍流对协议的影响。而温度作为刻画湍流运动的一个十分关键的参数,能够更形象地描绘湍流运动对大气信道CVQKD的影响。因此本文从大气折射率出发,研究了温度对大气信道CVQKD的效应。通过分析温度在透过率和中断概率上的作用,给出了该条件下的透过率及中断概率公式,并构建了该前提下的协方差矩阵,进而给出了温度条件下的密钥率公式。此外,依据实际温度波动特征,针对日温度波动和季节温度波动对协议性能造成的影响进行了研究。仿真结果表明,当不考虑除温度以外的影响因素波动的情况下,温度与协议性能呈现正相关性,温度越高,透过率、密钥率越大。该研究为评估自由空间大气信道CVQKD协议提供了依据。2.高盐对大气信道CVQKD的影响研究。自由空间CVQKD分析的难点在于基于各种复杂参数条件下的信道分析模型的构建。本文针对实际天况下,海洋大气信道中海盐含量高的特征,建立了岸基—岛礁大气信道CVQKD模型。具体分析了海盐粒子对激光光束的消光作用,给出了该模型下的透过率公式,进而给出了高海盐条件下的密钥率公式,并针对海盐对密钥率的影响进行了数值分析。结果表明,海盐粒子半径尺寸与协议性能具有负相关性,海盐粒子半径越大对协议的消极作用越显著。此外随着传输距离的延长,密钥率趋于下降。该工作为部署涉海大气信道CVQKD提供了理论基础,也为研究海洋大气信道带来的其他影响提供了思路。3.雨雾对大气信道CVQKD的影响研究。天气条件的变动在很大程度上决定着自由空间协议的环境条件。而通信环境的优劣决定了协议的性能。因此,本文基于常见的降雨天气和起雾天气对自由空间大气信道CVQKD进行了研究。该研究致力于向实际战场环境靠拢,结合部署灵活机动的大气信道连续变量测量设备无关量子密钥分配（Continuous-Variable Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution,CV-MDI-QKD）协议,建立了雨雾天气下自由空间CV-MDI-QKD模型,推导出该条件下的透过率表达式,进而得出雨雾天气条件下的密钥率公式。并在此模型基础上进行了数值仿真,通过仿真得到了雨滴雾滴尺寸与透过率以及密钥率的关系。仿真结果表明,雨雾天气条件会严重影响自由空间CVQKD协议性能,即雨滴、雾滴的存在对协议产生负作用。雨滴、雾滴尺寸的正向加大,加剧了对协议性能的削弱能力。该工作为自由空间CV-MDI-QKD协议在雨雾环境下的正常运行提供了理论依据。4.复合信道条件下CVQKD性能研究。基于我国海洋战略的需求以及建立全球化量子信息网络的目标,发展大气—海面—水下量子通信的需求十分迫切。因此,本文建立了大气—海面—水下CVQKD信道模型,给出了该复合信道条件下的信道透过率表达式,研究了纠缠态在复合信道中传输的特征。基于该模型数值仿真了光子对经过复合信道传输后纠缠度的改变。仿真结果表明,光束漂移、海面光束入射角、海水叶绿素浓度等因素均会导致纠缠度的改变,其中海水叶绿素浓度的增大对纠缠度的影响相对较大,叶绿素浓度与纠缠度呈现负相关性。另外,扩大接收望远镜的孔径则能够提升该条件下的纠缠度。该研究对自由空间中量子纠缠的传输意义重大,为自由空间CVQKD的实用化创造了理论基础,并对实现量子通信全球化提供了有力支撑。