الشبكة الكمومية مصممة كسلسلة من البوابات الدوّارة، كل منها لا يُفتح إلا لزوج من الفوتونات المتزامنة تمامًا — وهي كمات الضوء التي تعمل هنا كناقلات للمعلومات. العقدة المركزية تشير فقط إلى أي بوابة دوّارة يجب التوجه إليها، لكنها لا تستطيع تزييف التزامن، لأنه مبني على الخصائص الأساسية للجسيمات. يمكن لما يصل إلى 200 مستخدم تبادل البيانات على مسافات تصل إلى 200 كم — وهذا مشابه لمقياس مدينة كبيرة.
يعتمد مبدأ العمل على التداخل: يُوجَّه فوتونان نحو مرآة نصف شفافة. إذا كانا متطابقين في حالاتهما الكمومية، فإنهما يغادران المرآة دائمًا من نفس الجانب — مثل شخصين يدخلان بوابة دوّارة بتناغم تام. أي تدخل بسيط، مثل محاولة اعتراض، سيخل حتمًا بهذا التزامن وسيُكتشف فورًا. من سلسلة هذه العبورات المشتركة يتشكل مفتاح تشفير يتمتع بـ عشوائية كاملة — أي عدم قابلية تنبؤ حقيقية مضمونة بقوانين الفيزياء.
لإنشاء مئات الأزواج المتطابقة من الفوتونات على نطاق واسع، يُستخدم مشط مجهري من نيتريد السيليكون. يولّد قوس قزح من الألوان بخطوة دقيقة، كما في مقياس الطيف المخبري — هذا التشبيه يبسط الفهم، لكن الآلية الحقيقية تشمل تأثيرات بصرية لاخطية على المستوى المجهري. تندفع الفوتونات بـ سرعة الضوء وتحتفظ بالسر حتى من المزود، الذي يدير البوابات الدوّارة فقط دون أن يكون له access إلى محتوى المفتاح.
التأثير الذي يجعل الفوتونات "تسير بتناغم" عرضه لأول مرة في عام 1987 ليونارد ماندل مع زملائه. وهو يعمل فقط مع جسيمات لا يمكن تمييزها تمامًا — أي خطأ بسيط يدمر التزامن. اليوم، تُستخدم هذه التقنية نفسها في أساس الاتصال الكمومي والحوسبة الكمومية.