一种免疫信道扰动的量子密钥分发解码装置，包括第一偏振分束器、偏振旋转模块、偏振干涉仪、分束器、第一单光子探测器以及第二单光子探测器；所述第一偏振分束器用于将输入任意偏振态的相位编码脉冲分束成偏振相互垂直的第一偏振脉冲和第二偏振脉冲；所述偏振旋转模块用于将第一偏振脉冲和第二偏振脉冲前一个时间模式的偏振态旋转90°，而不改变后一个时间模式的偏振态。与现有技术相比，本发明可以消除信道的偏振扰动导致偏振态随机变化对系统造成的影响，无需主动偏振补偿模块即可实现免疫信道扰动，提高了系统的稳定性；由于采用时间模式偏振复用和偏振干涉仪，可以消除非干涉峰，提高光子的能量利用率，进而提高系统的安全成码率。