量子纠缠态通过能够检测窃听并确保加密密钥的完整性来增强安全通信。当两个粒子纠缠时，它们的量子态变得相关，这意味着测量一个粒子会立即确定另一个粒子的状态，而不管距离如何。这种特性允许各方（例如，Alice 和 Bob）生成共享的加密密钥，任何拦截尝试都会破坏纠缠。由于量子力学禁止在不改变状态的情况下复制或测量状态，因此窃听者会留下可检测的痕迹，从而使系统本质上可以防止未检测到的入侵。
一个实际的例子是 Ekert (E91) 协议，该协议使用纠缠的光子对。Alice 和 Bob 各自接收来自一对光子的一个光子，并使用随机选择的基测量其偏振。稍后，他们比较测量基和结果的子集。如果他们的纠缠态未受到干扰，则在使用相同基时，他们的结果将完全匹配。任何窃听都会导致不匹配，从而暴露异常。例如，如果第三方测量光子，则纠缠会崩溃，从而改变预期的相关性。通过计算比较的子集中的错误率，Alice 和 Bob 可以确定密钥是否已泄露，并在必要时将其丢弃。
传统加密依赖于数学复杂性（例如，分解大素数），而量子计算机可以破解这些复杂性。量子密钥分发 (QKD) 而是利用物理原理。即使攻击者具有无限的计算能力，他们也无法绕过量子力学定律 - 无克隆定理和纠缠确保密钥保持安全。中国“墨子号”卫星等现实世界的实现证明了这一点，它通过在数千公里范围内分发纠缠光子来建立安全的地面到卫星密钥。对于开发人员来说，集成 QKD 需要硬件（例如，光子探测器）和协议来处理密钥验证，但它可以提供针对经典攻击和量子攻击的面向未来的安全层。