Kvantkrüptograafia on krüptograafia vorm, mis tugineb andmete kaitsmiseks ja pealtkuulamise tuvastamiseks kvantmehaanika põhimõtetele. Nagu kõik krüptograafia vormid, on ka kvantkrüptograafia potentsiaalselt purunev, kuid teoreetiliselt äärmiselt usaldusväärne, mis võib muuta selle sobivaks väga tundlike andmete jaoks. Kahjuks nõuab see ka väga spetsiifilise varustuse omamist, mis võib takistada kvantkrüptograafia levikut.
Krüptograafia hõlmab kodeeritud sõnumite vahetamist. Saatja ja saaja saavad sõnumeid dekodeerida, määrates seeläbi sisu. Võti ja teade saadetakse üldjuhul eraldi, kuna üks on ilma teiseta kasutu. Kvantkrüptograafia või mõnikord tuntud kvantvõtmejaotuse (QKD) puhul on võtme genereerimisel kaasatud kvantmehaanika, et muuta see privaatseks ja turvaliseks.
Kvantmehaanika on äärmiselt keeruline valdkond, kuid selle kohta krüptograafiaga seoses on oluline teada, et millegi vaatlemine põhjustab selles põhimõttelise muutuse, mis on kvantkrüptograafia toimimise võtmeks. Süsteem hõlmab footonite edastamist, mis saadetakse läbi polariseeritud filtrite, ja teiselt poolt polariseeritud footonite vastuvõtmist, kasutades sõnumi dekodeerimiseks vastavat filtrite komplekti. Footonid on suurepärane tööriist krüptograafia jaoks, kuna neile saab sõltuvalt nende joondusest määrata väärtuse 1 või 0, luues binaarandmeid.
Saatja A alustaks andmevahetust, saates seeria juhuslikult polariseeritud footoneid, mida saab polariseerida sirgjooneliselt, põhjustades kas vertikaalse või horisontaalse orientatsiooni või diagonaalselt, sel juhul kaldub footon ühte või teistpidi. Need footonid jõuaksid adressaadini B, kes kasutaks sõnumi vastuvõtmiseks juhuslikult määratud sirgjoonelisi või diagonaalseid filtreid. Kui B kasutaks sama filtrit, mida A konkreetse footoni jaoks kasutas, sobiks joondus, aga kui ta seda ei teeks, oleks joondus erinev. Järgmisena vahetavad nad teavet kasutatud filtrite kohta, visates kõrvale mittevastavad footonid ja jättes need, mis vastasid, võtme genereerimiseks.
Kui nad vahetavad teavet jagatud võtme loomiseks, võivad nad avalikustada kasutatavad filtrid, kuid nad ei avalda kaasatud prootonite joondamist. See tähendab, et seda avalikku teavet ei saa kasutada sõnumi dekodeerimiseks, kuna pealtkuulajal puudub võtme kriitiline osa. Veelgi kriitilisem on see, et teabevahetus paljastaks ka pealtkuulaja C olemasolu. Kui C tahab võtme saamiseks pealt kuulata, peab ta prootoneid pealt kuulama ja jälgima, muutes neid ning teavitades A ja B prootoneid. pealtkuulaja olemasolu. Need kaks saavad uue võtme genereerimiseks protsessi lihtsalt korrata.
Kui võti on loodud, saab krüpteerimisalgoritmi abil luua sõnumi, mida saab avaliku kanali kaudu turvaliselt saata, kuna see on krüpteeritud.