A seguir explicarei como funciona esse método, denominado criptografia quântica:

Uma usuária chamada Alice quer estabelecer uma chave única com um segundo usuário, Paulo. Alice e Paulo são os protagonistas. Vamos supor que Paulo é um banqueiro com quem Alice gostaria de realizar negócios.

Se Alice e Paulo pudessem estabelecer uma chave única, eles teriam a possibilidade de usá-la para se comunicarem com segurança. A pergunta é: como eles podem estabelecê-la sem trocar DVDs, CDs, ou qualquer outro tipo de material que contenha a chave armazenada? Suponhamos que Alice e Paulo estão em extremidades opostas de um cabo de fibra óptica pelo qual podem enviar e receber pulsos de luz. Porém, uma intrusa chamada Maria pode cortar a fibra e criar um grampo ativo. Maria pode ler todos os bits em ambos os sentidos. Ela também pode enviar falsas mensagens nos dois sentidos. A situação pode ser um grande problema para Alice e Paulo, mas a criptografia quântica pode trazer uma nova luz sobre o assunto.

A criptografia quântica se baseia no fato de que a luz se propaga em pequenos pacotes chamados fótons, que apresentam algumas propriedades peculiares. Além disso, a luz pode ser polarizada ao passar por um filtro de polarização, um fato bem conhecido para os usuários de óculos de sol e fotógrafos. Se um feixe de luz (isto é, um fluxo de fótons) passar por um filtro de polarização, todos os fótons que sairem dele serão polarizados na direção do eixo do filtro (por exemplo, vertical). Se o feixe passar agora por um segundo filtro de polarização, a intensidade da luz que emergirá do segundo filtro será proporcional ao quadrado do cosseno do ângulo entre os eixos. Se os dois eixos forem perpendiculares, nenhum fóton passará pelo filtro. A orientação absoluta dos dois filtros não importa; só interessa o ângulo entre seus eixos.

Para gerar uma chave única, Alice precisa de dois conjuntos de filtros de polarização. O primeiro conjunto consiste em um filtro vertical e um filtro horizontal. Essa escolha é chamada base retilínea. Uma base é apenas um sistema de coordenadas. O segundo conjunto de filtros é idêntico, exceto por estar deslocado 45 graus, de forma que um filtro abrange desde o canto inferior esquerdo até o canto superior direito, e o outro filtro abrange desde o canto superior esquerdo até o canto inferior direito. Essa escolha é chamada base diagonal. Desse modo, Alice tem duas bases, que ela pode inserir rapidamente em seu feixe à vontade. Na realidade, Alice não tem quatro filtros separados, mas um cristal, cuja polarização pode ser trocada eletricamente para qualquer das quatro direções permitidas, em alta velocidade. Paulo tem o mesmo equipamento de Alice. O fato de Alice e Paulo terem cada um duas bases disponíveis é essencial para a criptografia quântica.