BB84 量子密鑰分發協定的安全性不依賴數學假設，而是直接根植於量子力學的海森堡測不準原理。協定的邏輯是，Alice 透過量子通道向 Bob 發送一系列光子，這些光子以不同的量子態編碼訊息。如果有竊聽者 Eve 試圖攔截這些光子，她的任何測量動作都必然擾動光子的量子態。這個擾動會在 Alice 與 Bob 後續的比對中留下統計異常，讓竊聽行為無所遁形，因此量子電腦再強大也無法攻破。
BB84 協定運作的關鍵在於，Alice 將密鑰資訊藏在光子的振動方向裡傳給 Bob。由於雙方事先不知道對方用哪種方式測量，事後只保留「量法相同」的那些位元當密鑰，其餘丟掉。最重要的是，任何想要偷看光子的人都必須「觀測」它，而量子力學的特性讓觀測本身就會改變光子狀態，使得竊聽者無法在不被發現的情況下獲取密鑰資訊。
傳統的加密系統（如 RSA 公鑰加密）依賴數學難題，例如「將一個極大的數字分解為質因數」。雖然這些問題對現有電腦來說極難計算，但若有足夠強大的量子電腦，這些問題終究可以被破解。BB84 的革命性在於，它完全跳脫了這個數學框架，其安全性不依賴任何計算難度假設，因此即使量子電腦技術不斷進步，也無法對 BB84 構成威脅。
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