随着信息科技的飞速发展,通信安全越来越受到社会各界的广泛关注。传统的通信系统是基于计算的复杂程度来保证其安全性的,但是随着近年来量子计算及量子算法的发展,尤其是关于大数因子分解的Shor算法的提出,使得这种通信系统很容易在没有察觉的情况下被窃听,其安全性能越来越无法满足各领域的需求。近年来迅速发展的量子密钥分发系统,是建立在量子力学的基本原理之上,由量子不可克隆定律、测量塌缩理论和海森堡不确定原理等保证通信双方能够检测到量子信道中来自第三方的任何窃听行为,从而保证了其无条件安全性。在量子密钥分发系统中通信双方可以分享无条件安全的密钥,在军事和商业等领域具有广泛的应用前景。目前,已有许多新的量子密钥分发协议相继被提出,其安全性证明也逐渐完善,量子密钥分发正在朝着产业化、实用化方向发展,将会为人类的生活带来更大的革新和飞跃。在基于光纤信道的相位编码量子密钥分发系统中,由于光束在长距离光纤传输过程中受到环境扰动的影响,引起光纤的折射率等因素随机变化,使传输过程中的激光相位和偏振发生不规则抖动,引入噪声,限制了量子通信系统在实际环境中的应用。基于以上问题,本文在单光子相位编码量子密钥分发系统中加入压缩相位噪声及控制偏振漂移的优化系统,消除激光在长距离光纤传输中引入的噪声,提高并稳定量子通信系统的成码率。具体研究内容包括以下两个方面：第一,压缩长距离光纤传输中的低频相位噪声。通过参考光与信号光外差拍频检测光纤传输引入的相位噪声信号,用低通滤波器提取出其中低频部分用于反馈,反馈信号经PID计算以后控制相位调节执行器,达到提前补偿相位漂移的目的。在传输距离分别为25km、50km、75km时把0-20kHz范围内的相位噪声压缩到接近本底噪声。第二,实时补偿光纤传输引入的偏振随机漂移。通过单片机及数控偏振控制器对单光子偏振态进行快速调制,利用偏振分束器的输出光强变化作为监测偏振漂移的指标,由遗传算法寻找全局最优解计算出最佳调制电压,达到对单光子偏振漂移的实时控制。在每脉冲平均光子数小于0.1的25公里单模光纤单光子相位编码量子密钥分发系统中,将信号光偏振优化到最佳值,并实现了系统长期稳定运行。通过这两方面的优化,降低了光纤传输中引入的噪声,25km光纤通信系统的密钥分发率达到1.3kbps,提高了基于相位编码单光子密钥分发系统的稳定性及成码率。