密码学是一门有着古老历史的应用科学。自古以来，它一直在军事、国防、外交等领域发挥着重要的作用。量子密码学是量子力学与密码学相结合的产物，差分量子编码是编码方案中应用性较强的一种方案，本文就是围绕差分量子保密通信系统展开的。第一章，介绍了量子密码学的基本概念和理论。包括：密码学的发展历程、基本概念；量子密码学的数学、物理基础。第二章，介绍了量子密钥的产生过程，并针对单光子协议进行了分析，依次详细介绍了BB84协议、B92协议和差分相位编码协议。其中详细介绍了差分相位编码协议的系统演化，包括：IWY方案、BLT／BLT⊕方案、双向来回式差分相位编码方案和自动补偿差分相位编码方案，同时引出了双协议方案。第三章，对量子保密通信系统的稳定性进行了分析。包括：以马赫曾德(MZ)干涉系统为例，分析影响系统稳定性的因素，对各种双折射机制、温度变化、机械振动、拉伸(压缩)、干涉仪的非对称性等影响做了分析；介绍提高系统稳定性的干涉仪：Sagnac干涉仪、法拉第反射式干涉仪和PLC干涉仪，其中详细介绍了法拉第反射式干涉仪提高稳定性的机理；最后针对差分量子保密系统，对其稳定性的保障和增强措施进行了简要分析。第四章，在BB84协议和差分协议的基础上首次提出一种新的密钥编码协议——双协议。该协议在继承差分协议优点的同时，克服了差分协议由于维度只有一维，在抵御截获——重发攻击时安全性存在的缺陷；在Bob端采用双法拉第旋转镜(FM)技术，完全补偿了Bob端的双折射现象和环境引起的偏振抖动，增强了系统的稳定性；采用分别评估不同测量基下误码率的安全性评估方法，进一步增强了系统的安全性。我们先后提出了双脉冲双协议方案和非对称多脉冲双协议方案：双脉冲双协议是在Alice端，用光纤MZ干涉仪产生双脉冲差分信号，同时大部分时间运行双脉冲二维调制差分协议和BB84协议，来弥补双脉冲的差分信号对截获／重发攻击存在安全漏洞。非对称多脉冲双协议使用多脉冲的光源，Alice和Bob分别以η(η→1)的概率选取{0，p}基中的相位，以(1-η)的概率选取{p／2，3p／2}基中的相位对脉冲信号进行调制。两维基的使用，加强了系统的安全性。以η(η→1)的概率选取{0，p}基中的相位对系统进行调制，相当于用差分协议进行编码，提高了系统的成码率。我们从理论和实验上依次论证了两种双协议方案的正确性和可行性，双协议是本文最主要的创新之处。