量子密码学是一门具有革命性的综合性新兴前沿交叉学科。量子密码学是在“一次一密”通信系统中融合量子密钥分发（Quantum Key Distribution,QKD）技术,利用不确定性原理和不可复制定理,融合现代密码学信息加密和传输方式,突破传统加密依赖于假设窃听者的有限运算能力的相对安全,实现信息传输网络空间的信息论安全,开辟网络空间量子信息安全科学的理论和实验研究领域。连续变量量子密钥分发（Continuous-variable Quantum Key Distribution,CV-QKD）技术利用表示在无限维希尔伯特空间的连续变量编码密钥信息。CV-QKD单个脉冲可以编码多比特信息,从而有可能产生较大的安全码率。基于光纤的CV-QKD技术能够更好的融合经典通信网络,在城域内可以方便的连接到千家万户。CV-QKD系统安全码率受限于探测系统数据采样率、相干态制备速率和数据后处理速率,系统安全距离受限于协商效率。项目计划研发一套工作频率为20MHz、传输距离为25 km的CV-QKD实验系统样机。主要工作集中在样机电子学系统的设计和研发,具体工作包括探测系统数据采集（Data Acquisition,DAQ）、相干态调制发生器和密钥后处理三个模块。DAQ模块主要负责探测器输出信号的采集、上传和恢复。设计了一种采样率为1 Gsps的探测系统DAQ板卡系统平台,测试结果表明DAQ板卡的有效位在9 bits左右,并且具有良好的积分非线性和微分非线性,同时完成了与光学和探测器系统的联合测试。设计了一种基于数学变换方法的高斯随机数（Gaussian Random Numbers,GRN）发生器硬件实现,可生成最高频率为40 MHz、精度为16bits 的 GRN,通过数模转换器（Digital to analog converter,DAC）输出相干态调制电压。针对密钥后处理中纠错部分,采用一种扩展5G协议中低密度奇偶校验码（Low Density Parity Check Codes,LDPC）提升因子的方式。通过数学分析编解码算法过程,在现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）芯片上优化编解码算法的结构与硬件资源,实现算法的硬件加速处理。结果表明当码率为22/68,高斯白噪声信道信噪比（Ratioof Signal to Noise,RSN）阈值为0.7时,理论协商效率为85%,理论安全距离可以达到30 km,理论安全码率为200kbps。在200MHz系统时钟下,硬件编码吞吐率为125Gbps,解码吞吐率为472 kbps。在CV-QKD信号处理关键技术研究中具有以下创新点:1、为CV-QKD探测系统专门开发了高精度、高采样率、大缓存深度的DAQ系统。研发了一套DAQ硬件、数字逻辑和上位机软件系统,实现对探测器输出数据的采集、接收、转存、上传和分析的功能。基于子母卡可扩展的硬件结构降低了设计难度、缩短实验周期、减少硬件实现成本。2、提出一种实现真随机高斯调制的硬件结构,满足高斯调制相干态CV-QKD实验系统的需求。在FPGA内实现均匀分布真随机数源转换为高斯分布随机数的算法。生成稳定高速的GRN,可以进一步提升CV-QKD系统重复频率,提高安全密钥率。GRN具有更好的独立性,增强了 CV-QKD实验系统密钥安全性。3、提出了一种利用FPGA实现超长LDPC的编码算法和解码算法,通过数学推导优化算法结构和硬件资源,实现高速并行处理。完成了 CV-QKD实验系统样机数据后处理中纠错码的硬件设计,脱离计算机完成纠错,与潜在窃听者建立物理隔离。