生活在信息和网络时代,量子密码,不仅可以允许合法的通信方进行安全通迅,还能够为我们日常生活中所处理的个人信息、隐私及重要数据提供无条件安全保护。相比于传统的经典密码,量子密码的安全性是由量子力学法则所保证的,可以实现信息论安全。然而,由于实际系统中存在一些非完美性等因素,量子密码系统的安全性可能会受到一定程度上的损害。因此,在当前的应用中,研究实际系统的安全性具有非常重要的现实意义。本文正是聚焦连续变量量子密钥分发(CVQKD)的现实安全性进行研究,力图增强实际系统的性能和可靠性。首先,针对Bob端分束器的分束比依赖于波长的缺陷,本文独立提出了CVQKD波长攻击方案,攻击差分探测协议系统。攻击策略显示,Eve发送给Bob的两束光经过平衡零拍探测器(BHD)后引入的散粒噪声,是Bob的探测结果偏离Eve的窃取结果的主要原因,因此需要仔细考虑。在这种情况下,本文首先具体分析了波长攻击下必须满足的方程的解,然后精确计算了BHD的散粒噪声,从而得出结论,在某些参数范围内波长攻击才能够被成功实施。进一步,本文还分析了本底光随时间波动的CVQKD实际系统的安全性,该波动为窃听者窃取密钥打开了后门。窃听者通过降低本底光的强度可以模拟这种波动,从而隐藏高斯集体攻击留下的痕迹。数值模拟显示,如果Bob不监控本底光的强度,且不使用本底光强度的瞬时值对其探测结果进行归一化,则密钥率将会被严重高估。另外,本文同时还发现本底光的强度波动不仅使Bob端探测结果的归一化变得困难,还可以改变非理想BHD的信噪比,从而可能会严重损害CVQKD实际系统的安全性。但进一步研究发现本底光的强度也可以被合法的通信方操控,即被调节稳定在一个预定的常数值上,以消除本底光的波动影响,从而避免Eve对本底光的可能攻击。而且,针对噪声信道,特别是城域QKD网络信道,通过调节本底光的强度,改变实际BHD的信噪比使其达到最优值,还可以提高实际系统的密钥率。在这种情况下,BHD的高探测效率、低电噪声的设计要求也可以被降低。为了实现这种操作,本文给出了相应的实验方案,以此来增强实际CVQKD系统的安全性。通过分析单向CVQKD实际系统的现实安全性,除了克服实际系统中具体的非完美性或安全性漏洞外,进一步,本文还独立提出了连续变量测量设备无关(MDI)QKD方案,即使用高斯调制相干态源来实现,从而可以一次性关闭所有的探测漏洞。该方案不仅可以将探测过程交给非可信的第三方,从而免疫所有的探测器侧信道攻击,相比于离散变量MDI-QKD协议,该方案还可以具有很高的密钥率。因此,非常适合高安全量子信息网络的构建。针对CV MDI-QKD,本文分别证明了其在单模攻击和双模攻击下的安全性。基于高斯集体攻击的最优性及纠缠的单配性(非共享性),结果显示,双模相干攻击,即两量子信道被潜在的窃听者Eve反关联,是次优的,而单模攻击,如每个信道上独立的纠缠克隆攻击,在渐近情况下是最优的。在这种情况下,密钥率的下界值可以被计算出来。而且,对于这样的基于中继的协议,由于中继是非可信的,所有这种破坏中继测量的多模攻击都应该被约化成单模攻击进行安全性分析,从而简化分析过程。因此,向信道中注入纠缠或相关噪声并不能为Eve进行窃听带来更多的优势。最后,为了使CV MDI-QKD能够应用于安全通信,基于局域制备本底光的测量原理,本文提出了真正实现该协议的实验方案。该方案不仅解决了Alice、Bob和Charlie(Bell中继)之间参考系的校准和同步问题,还极大地简化了发送方和接收方的光学布局,因此很容易进行芯片级集成。另外,本文还探讨了平衡零拍探测器和大功率脉冲激光器的制备,弄清楚了它们的内部结构,这对高安全CVQKD系统的构建具有重要的意义。