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图1为量子密钥分配的原理示意图，图1左图中的小黄球代表单个光子，黑色箭头代表光子的偏振方向，左边蓝色人是信息发送方，而绿色人是接收方。
收发双方都手持偏振滤色片，发送方有四种不同的滤色片，分别为上下、左右偏振（第一组）、上左下右、上右下左偏振（第3组）4种滤色片，发送方把不同的滤色片遮于光子源前，就可分别得到4种不同偏振的光子，分别用来代表“0”和“1”。
请注意，每个代码对应于两种不同的光子偏振状态，它们出自两组不同偏振滤色片（图1中的左下角，它和通常光通信的编码不尽相同）。
接收方就只有两种偏振滤色片，上下左右开缝的“+”字式和斜交开缝的“×”字式。
由于接收方无法预知到达的每个光子的偏振状态，他只能随机挑选两种偏振滤色片的一种。
接收方如果使用了“+”字滤色片，上下或左右偏振的光子可以保持原量子状态顺利通过（见图中上面的第一选择，接收方用了正确的滤色片），而上左下右、上右下左偏振的光子在通过时量子状态改变，变成上下或左右偏振且状态不确定（见图1中第四选择，用了错误的滤色片）。
接送方如果使用×字滤色片情况正好相反，见图1中第2选择（错误）和第3选择（正确）。
图1 量子密钥分配技术原理示意图1右图第1横排是发送方使用的不同偏振滤色片，从左至右将9个不同偏振状态的光子随时间先后逐个发送给下面绿色接收方，这些光子列于第2排。
接收方随机使用“+”字或“×”字偏振滤色片将送来的光子逐一过滤，见第3排，接收到的9个光子的状态显示在第4排。
这里是密钥（key）产生的关键步骤：接收方通过公开信道（电子邮件或电话）把自己使用的偏振滤色片的序列告知发送方，发送方把接收方滤色片的序列与自己使用的序列逐一对照，然后告知接收方哪几次用了正确的滤色片（图2，打勾✔的1，4，5，7，9）。
对应于这些用了正确滤色片后接收到的光子状态的代码是：00110，接发双方对此都心知肚明、毫无疑义，这组代码就是它们两人共享的密钥。
量子密钥分配基本原理以目前广泛使用的BB84协议（偏振）为例。
一、量子通信系统结构图密钥分配网络：（1）量子信道：传输光子序列，一般为光纤；（2）经典公共信道：传输测量方法（测量基序列）；通信网络：（3）经典公共信道：传输加密后密文；二、光子偏振态与偏振测量假设光子偏振态分别为90°，45°，0°，-45°，对应四类光子。
表1 偏振测量表三、量子密钥分配过程表2 偏振对应表表3 密钥分配过程状态表（1）Alice产生随机序列01101001；（2）Alice随机选择测量基序列＋＋×＋×××＋；（3）通过偏振对应表得到偏振序列↑→↘↑↘↗↗→，通过量子信道（专用光纤通道）将偏振光子传送给Bob；（4）Bob得到偏振光子序列↑→↘↑↘↗↗→，但并不知道具体偏振态；（5）Bob随机选择测量基序列＋×××＋×＋＋（1/2概率选对）；（6）Bob测量得到偏振态序列↑↗↘↗→↗→→；（7）Bob和Alice使用公共信道互相发送（公布）测量基序列，比对后，舍弃不同的测量基和偏振态序列，保留相同的，即此时：Alice随机数序列：0舍1舍舍0舍1，即0101Alice测量基序列：＋舍×舍舍×舍＋Alice偏振态序列：↑舍↘舍舍↗舍→Bob 测量基序列：＋舍×舍舍×舍＋Bob 偏振态序列：↑舍↘舍舍↗舍→Bob由偏振对应表，通过测量基和偏振态序列得到Bob随机数序列：0舍1舍舍0舍1，即0101（8）Bob和Alice使用公共信道互相发送（公布）部分密钥如0，比对无误后，使用剩下的密钥101进行加密通信。
量子不可复制性保障安全：单光子偏振态在测量前是未知的，测量后确定偏振态，但得到偏振态与原偏振态不一定相同，1/2概率选择正确测量基不改变偏振态，1/2概率选择错误测量基改变偏振态。
量子通信网络的新型拓扑结构设计量子通信是一种安全、高效的通信方式。
其优势在于，量子信息在传输过程中无法被窃取或窃听，因此在军事、金融等领域得到广泛应用。
但是，要建立一个大规模的量子通信网络并非易事。
由于通常的网络拓扑结构设计基于传统的通信方式，新的量子通信网络需要新的拓扑结构设计方案。
在传统的通信网络中，经典信息通过光纤进行传递，而量子信息需要通过量子纠缠等量子现象进行传输。
这种传输方式需要考虑到的因素比传统的通信方式更多。
传统网络中采用的1-hop、2-hop、3-hop等拓扑结构可能不再适用于量子通信网络。
因此，研究人员针对量子通信网络的特点，进行拓扑结构的研究和设计。
已经提出了若干新型的拓扑结构，包括花卉、蝴蝶、香草糖果等。
花卉型拓扑结构是指网络中的节点以花瓣为中心，通过花瓣之间的边缘连接起来。
该结构具有容错性强、复杂度低等优点，非常适合应用于量子通信网络。
蝴蝶型拓扑结构是指网络中的节点和链路形成一个蝴蝶的形状，类似于集线器和交换机之间的连接。
这种结构形态简洁、可扩展性强，是建立大规模量子通信网络的好选择。
香草糖果型拓扑结构是一种与传统网络结构完全不同的拓扑结构。
该结构是将整个网络划分为多个小组，每个小组内部采用星型结构，不同小组之间通过一些设备相互连接起来。
香草糖果型拓扑结构的优点是，具有高度的容错性和可扩展性，但是其复杂性较高，需要考虑多个设备之间的协作问题。
总的来说，量子通信网络的新型拓扑结构设计是一个必要的任务。
不同的拓扑结构有着不同的优缺点，需要根据实际情况进行选择。
但是，随着科技的不断进步和发展，一定会出现更好的拓扑结构设计方案，为量子通信网络的建设提供更加可靠、高效的保障。
