反事实推理不是依据事实进行推理，而是根据一个假设下的前提进行的推理过程。例如今天下雨了，被淋成了落汤鸡，于是我们会想，如果出门时带了伞就不会淋成这样了。有时候我们总是会说，任何事都应该以事实为出发点，而不能以凭空的想象为出发点讨论问题。但是在我们的日常生活中，像这样的反事实推理比比皆是，我们也觉得这样的思维方式合情合理，并没有什么不妥之处，似乎不应该将这类情景以不是事实为理由而简单的排除在科学领域之外。
让人惊奇和迷惑的是，以这样的事实上并没有发生的假设为前提，在数学上可以具体求出这个假设会导致某个后果的概率，我们可以从某个假设的反事实出发，推导事物的演化过程与现实会有多大程度上的不同，这样，至少可以评估我们做了某件事之后该不该吃后悔药。
数学的计算过程并不在乎事件的前提是不是事实，有没有发生。数学只是说1+1=2，我们可以说一个人加一个人是两个人，也可以说一只鬼加一只鬼等于两只鬼，这在数学上都没有毛病。尽管我们可以争辩说，鬼是人们想象出的东西，是不存在的，因此一只鬼加一只鬼没有意义，可是以反事实为前提推理出的逻辑体系和与事实为前提获得的逻辑体系非常相似，如果我们将这些体系简单的排除在科学之外，未免有些可惜，现实世界是三维的空间，但并不代表讨论二维空间没有意义。更何况，如果从埃弗莱特多世界解释的角度看，这些反事实的前提很有可能是平行宇宙中的事实。
在物理学领域有一种称为反事实通信的实验现象，通过反事实装置可以进行两地间的通信，如果在一个没有任何粒子通过的道路上放一个物体，接收端可以接收到1，而如果没有放置这个物体，则接收到0。中国科技大学潘建伟以及彭程志、陈宇翱、马雄峰通过实验实现了反事实直接量子通信，在通信的通道上不传输任何粒子的情况下，将一个中国结图案从一个地点发送到另一个地点。
反事实量子通信的思想源头来自炸弹测试模型。设想有一种极其灵敏的炸弹，即使是一个光子碰到它也会爆炸，这样，似乎没有任何办法在不引爆炸弹的前提下判断某个位置上有没有炸弹。但是单光子量子干涉仪提供了一种可能，单个光子经过第一个分光镜，各有50%的概率走上方和下方的光路，经反射镜反射后，在第二个分光镜处发生干涉。
如果光路上没有炸弹，则会有100%的概率从第二个分光镜的一侧探测到光子，但是如果光路上有炸弹，那么在第二个分光镜处的两个探测器上各有50%的概率发现光子，也就是说，有50%的可能炸弹爆炸，而在另一种情形里，又有一半的机会，也就是有25%的可能既能探测到炸弹位置，又不会引爆炸弹，这在通常的经验里似乎是不可能的。而通过对多套干涉仪的精心嵌套设计，可以让光子经过需要检测的光路上出现的概率趋近于零，这样可以将检测到炸弹的概率从25%提升到接近100%。