Bezpieczeństwo tego protokołu wynika z kodowania informacji na stanach nieortogonalnych. Zasada nieoznaczoności powoduje, że w ogólności nie jest możliwe dokonanie pomiaru tych stanów bez ich niszczenia (por. zakaz klonowania). BB84 wykorzystuje dwie wzajemnie nieortogonalne pary ortogonalnych stanów. Pary stanów nazywane są zwyczajowo bazami. Zazwyczaj wykorzystuje się cztery polaryzacje liniowe – pionową (0°), poziomą (90°) oraz dwie skośne (45° i 135°). Można również wykorzystać polaryzacje kołowe. W każdej bazie jeden stan fotonu odpowiada logicznemu 0, a drugi – logicznej 1. Dokonanie jednoznacznego pomiaru stanu fotonu jest możliwe tylko przy znajomości bazy, w której został on nadany. Ponieważ Alicja używa losowej bazy do przesłania pojedynczego bitu Bobowi, Ewa nie jest w stanie podsłuchiwać, nie zostawiając po sobie śladu.
Protokół E91: Artur Ekert (1991) Metoda Ekerta opiera się na splątanych parach fotonów. Mogą być one wytworzone przez Alicję, Boba lub pewne oddzielone od nich źródło. Może to być nawet Ewa. Fotony są następnie rozdzielane, jeden trafia do Alicji, drugi do Boba.