量子通信原理主要为密钥分配、隐形传态、量子纠缠和量子不可复制定理四部分。在微观世界中，一对粒子中一个粒子发生变化会影响另一个粒子。量子通信的过程是将携带信息纠缠粒子分开，将其中一个粒子远距离传输到指定位置，从粒子的状态就能准确获取到携带的信息内容。接收方想要获取信息，需要让密钥粒子和传输信息的粒子再次形成纠缠态时才能破译，即完成通信。由于无法对量子态进行整体拷贝，量子通信可有效确保通信过程的安全性。

量子通信网络是由量子信息通道组成，量子信息被存储在许多分离的节点中，这些节点将量子信息通道连接起来，形成量子通信网络，通过量子比特实现信息的传输与交换。量子通信网络安全性高，通信复杂性低，并且能够进行多端分布计算。2017 年 9 月 29 日，量子通信网络收获成果，“京沪干线” 与 “墨子号” 卫星完成对接，实现洲际量子保密通信。2021 年 1 月 7 日，全程长达 4600 公里的星地量子密钥分发也成功完成，广域量子通信网络正式成为现实。

墨子号量子通信卫星是中国自主研制的全球首颗空间量子科学实验卫星，由卫星系统、运载火箭系统、发射场系统、测控系统、地面支撑系统、科学应用六大系统组成，用来进行广域量子密钥网络实验和量子力学完备性检验等实验研究。2016年8月16日1时40分，墨子号量子通信卫星成功发射升空，实现了全球首次卫星与地面的量子通信。量子保密通信与科学实验体系正式完成搭建，代表着量子技术构建全球性安全通信网络迈出了重要的一步。