При переході від сигналів, де інформація кодується імпульсами, що містять тисячі фотонів, до сигналів, де середня кількість фотонів, що припадають на один імпульс, багато менше одиниці (порядку 0,1), вступають в дію закони квантової фізики. Саме на використанні цих законів у поєднанні з процедурами класичної криптографії заснована природа секретності ККС. Тут безпосередньо застосовується принцип невизначеності Гейзенберга, відповідно до якого спроба зробити вимірювання в квантовій системі спотворює її стан, і отримана в результаті такого виміру інформація не повністю відповідає стану до початку вимірювань. Спроба перехоплення інформації з квантового каналу зв'язку неминуче призводить до внесення в нього перешкод, які виявляються легальними користувачами. КК використовують цей факт для забезпечення можливості двом сторонам, які раніше не зустрічалися і попередньо не обмінювалися ніякої секретною інформацією, здійснювати між собою зв'язок в обстановці повної секретності без остраху бути підслуханим.