量子密鑰分發利用量子力學的特性來保證通信安全。它使通信各方能夠生成和共享隨機、安全的密鑰來加密和解密消息。量子密鑰分發最重要和最獨特的特征之一是，如果第三方試圖竊聽密碼，通信雙方都會意識到這一點。此屬性基於量子力學的基本原理：對量子系統的任何測量都會在系統中產生擾動。對於試圖竊聽密碼的第三方，必須以某種方式對其進行測量，而這些測量將引入明顯的異常。通信系統可以通過量子疊加或量子糾纏傳輸信息來檢測竊聽。當攔截低於一定標準時，可以生成安全密鑰。量子密鑰分發的安全性基於量子力學的基本原理，而傳統密碼學基於某些數學算法的計算復雜性。傳統密碼學無法檢測竊聽，因此無法保證密鑰的安全。量子密鑰分發僅用於生成和分發密鑰，不傳輸任何真實消息。密鑰可以用在某些加密算法中來加密消息，加密的消息可以通過標準通道傳輸。與量子密鑰分發相關的最常見算法是一次性密鑰，如果使用秘密和隨機密鑰，則證明它是安全的。在實際應用中，量子密鑰分發常常與對稱密鑰加密方法結合使用，例如高級加密標準等算法。量子密鑰分發也是如此，它在完美的單光子源和探測器的假設下進行比較，這並不容易做到。