量子通信是一种以量子力学特性为依据并结合经典通信理论的新兴通信技术。量子力学的未知量子态不可克隆定理和海森堡不确定性原理保证了量子密钥分发(Quantum Key distribution,QKD)的绝对无条件可靠性,使得基于量子密钥分发的量子加密通信越来越成为人们研究的焦点,量子加密通信未来的应用前景已势不可挡。偏振态作为量子加密通信的载体,直接影响量子密钥分发系统密钥率的高低,本文重点研究基于偏振编码的量子密钥分发系统的偏振控制算法的实现。论文首先介绍了量子力学的理论基础,发展现状及发展前景,包括量子比特,保证量子通信无条件安全性的物理理论即量子不可克隆原理和海森堡测不准原理,典型量子密钥分发协议如B92协议等;引入了光偏振基础理论以及偏振控制器的控制机理。其次,利用随机偏振模色散模型,分析了偏振态在光纤中传输时的变化规律,研究并仿真偏振失配对系统密钥率和误码率的重要影响。第三,基于对偏振态光学特性和常见偏振控制模型原理的研究,利用光偏振态的琼斯矢量表示法和邦加球图示法对挤压光纤式偏振控制器进行了建模分析,提出一种偏振控制算法,该算法利用探测器探测到的单光子计数作为反馈,改进遗传算法并应用到QKD系统单光子偏振态的制备阶段,实现最优偏振态的快速定位,介绍了算法的基本工作流程和改进方法,并对算法在系统中的实现进行了仿真和性能分析。此外,基于QKD中的小幅度偏振失配,参考QKD中的误码率,利用模拟退火算法进行调节,使偏振态得到补偿,实现QKD的实时调节,对该算法的模型和具体流程进行详细阐述,并对算法在量子密钥分发系统应用中的各个参数进行仿真,结果对比,找出最优的参数,仿真结果显示,模拟退火算法可重新将偏振光调节至合适的范围,具备比较可靠的实时调节能力。第四,基于偏振编码B92协议实验平台,对偏振控制算法在平台中的实现效果进行验证,证实了算法对偏振态调整的有效性和实用性。最后,对全文进行总结,并展望下一步工作。下一步工作将需要研究偏振失配对于信息安全的影响。针对实际的控制器类型做相关实验验证偏移量移动期间占用的时间。选择合适的控制参量,并且在实际偏振编码QKD系统运行中对各参量进行微调以验证算法的应用效果及各参量对实际偏振效果的影响。