Die Quantenkryptografie nutzt die Prinzipien der Quantenmechanik, um eine sichere Kommunikation zwischen Parteien zu ermöglichen. Im Gegensatz zu klassischen kryptografischen Methoden, die auf der Berechnungskomplexität bestimmter mathematischer Probleme beruhen, nutzt die Quantenkryptografie, die auch als Quantenschlüsselverteilung (QKD, englisch „Quantum Key Distribution") bezeichnet wird, die inhärenten Eigenschaften der Quantenphysik und stellt sicher, dass keine unbefugte Person die Kommunikation abhören oder die ausgetauschten Daten manipulieren kann.

Die Technologie beruht auf dem Konzept der quantenmechanischen Überlagerung und Verschränkung. Wenn Quanteninformation von Quantenteilchen (Photonen) übertragen wird, können diese sich zugleich in mehreren Zuständen befinden, was als Überlagerung bezeichnet wird. Das Phänomen der Verschränkung ermöglicht darüber hinaus, dass zwei Teilchen miteinander verbunden werden, sodass der Zustand eines Teilchens augenblicklich mit dem Zustand eines anderen verknüpft ist, unabhängig von ihrer Entfernung.

Bei der Quantenschlüsselverteilung (QKD) kommunizieren zwei Parteien, indem sie Photonen durch einen optischen Kanal oder Laser über weite Entfernungen senden. Eine Partei kodiert die Information mithilfe unterschiedlicher Polarisationen oder Quantenzustände zufällig auf den Photonen; die zweite Partei empfängt sie. Da die Quantenzustände empfindlich auf jede Beobachtung reagieren, würde jeder Versuch, die Photonen abzufangen, ihre quantenmechanischen Eigenschaften stören und die Anwesenheit eines Lauschers verraten. Mittels „quantenkorrigierender Verfahren" und „Informationsabgleich" können beide Parteien ihre ausgetauschten Daten durchsuchen, um manipulierte oder abgefangene Bits zu erkennen und zu verwerfen. Aus den verbleibenden Daten wird ein geheimer Schlüssel erzeugt, der nur den Kommunikationspartnern bekannt ist; dieser gewährleistet mit konventionellen Verschlüsselungsalgorithmen eine sichere und vertrauliche Kommunikation.