現代社會的進步離不開大規模信息交換。因此，全球敏感數據的安全通信也成了越來越寶貴的財富。
為執行這項任務而廣泛采用的各種數學工具在量子物理學原理的輔助下，能進一步增強通信鏈路的安全性。這項技術有很多優點，比如它能幫助加密的信息抵御可能因計算能力提升而出現的潛在威脅。
量子密鑰分發是一種可以保證安全通信的加密技術。
但是，可能的通信范圍以及所用器件的可信度也面臨著巨大的技術挑戰。中國科學技術大學的印娟等人發表在《自然》上的研究表明，這種加密方案能在超過1000公里的距離上進行部署，而且不會影響量子技術所能確保的安全性。
量子通信較主要的應用是量子密鑰分發（quantum key distribution，QKD）。這種技術能讓相隔一定距離的雙方共享一個秘密比特串，也被稱為密鑰，雙方能用它加密、解密保密的信息，而不用對潛在竊聽者的計算能力進行假設。雖然這種理論上的**安全性嚴格以基本的自然規律為基礎，但實際操作卻存在不同情況 。
比如，可以讓雙方中的一方制備光量子態——量子通信中信息的天然物理載體，并將其發送給另一方測量 。利用標準的**通信處理這些數據后，雙方便可提取這一密鑰。這種場景的量子密鑰分發已經在 400公里長的低損耗光纖和相距1200公里的星地通信鏈路中成功實現。
雖然這些演示令人印象深刻，但它要求雙方的器件被完全表征且可信。此外，光纖傳輸介質的損耗較終也會變得過高。因此，為實現安全密鑰分發而建立的網絡都包含中繼節點，且節點必須是可信的。這方面的限制可能不利于某些應用。
如果能利用發射端產生光的“糾纏”態進行分發，就能大大降低對于可信的要求。糾纏態屬于量子物理學特有的性質，體現了**物理學所沒有的關聯。這種關聯可以通過量子中繼器傳輸，讓相隔遙遠的兩地物理系統糾纏起來。過去幾年已經在這個方向上取得了重大進展。但迄今為止，糾纏分發的較遠距離只能通過直接傳輸糾纏態實現——光纖中大約為100公里，使用衛星鏈路大概能達到1200公里。
