在过去的十几年间科学家们对量子计算机关键技术的研究已经有了突破性的进展，这预示着在不久的将来商业化的量子计算机将被使用到国家发展的各个领域中。另外，早在1994年数学家以及密码学家PeterShor就已经提出了可破解大数因子分解困难问题的量子算法——Shor算法，随后在1997年数学家Grove紧跟着提出了可以快速计算离散对数困难问题的量子搜索算法——Grove算法。所以当实用性的量子计算机一旦问世，再加上可以在量子计算环境中快速计算的量子算法，届时以传统加密算法作为底层安全保障的信息产业将会面临严重的威胁。而后量子加密算法的出现对量子计算时代的信息安全提供了新的保障。在众多的后量子加密算法中，基于格理论的后量子公钥加密算法因其自身的优势使其在众多后量子密码算法构造中脱颖而出，具有较强的竞争力。NewHope就是其中一种基于格理论且极具发展前景的后量子公钥加密方案。
　　本文从基于格理论的后量子公钥加密算法NewHope出发，主要做了以下工作:1、建立了NewHope的算法C模型并在VisualStudio验证了算法功能的正确性;2、定义了实现NewHope算法芯片的系统框图以及需实现的硬件底层函数;3、提出了一种新型的地址发生器以及NTT硬件架构加速了整系数多项式之间的乘法计算;4、定义了实现NewHope芯片内部的数据调度机制以及所需的存储空间及特性;5、另外，文章还设计了一种软硬件联合自动仿真系统，并将其首次运用到NewHope算法芯片设计的仿真验证中，不仅提高了算法模块仿真的效率而且同时也保证了对其功能正确性的普遍检测。
　　结果表明，改进后的NTT硬件架构可在Xilinx公司的Virtex-5系列FPGA上以1088个周期实现其运算功能，最快运算时间为4.9us，与当前较为先进的NTT实现相比性能分别提升了16％以及9％。NewHope的密钥生成模块以及加解密模块也在相同的FPGA平台上进行了验证，其平均运行频率可达到290MHz且功能正确，比当前较为先进的NewHope运行频率提升了近31％，体现出了本文设计的优势所在，完成了最终的芯片设计的目标。