Kvantinė kriptografija yra kriptografijos forma, kuri remiasi kvantinės mechanikos principais, siekiant apsaugoti duomenis ir aptikti pasiklausymą. Kaip ir visos kriptografijos formos, kvantinė kriptografija gali būti sulaužoma, tačiau teoriškai ji yra labai patikima, todėl ji gali būti tinkama labai jautriems duomenims. Deja, tam taip pat reikia turėti labai specializuotą įrangą, kuri galėtų trukdyti kvantinės kriptografijos plitimui.
Kriptografija apima apsikeitimą koduotais pranešimais. Siuntėjas ir gavėjas turi galimybę iššifruoti pranešimus ir taip nustatyti turinį. Raktas ir pranešimas paprastai siunčiami atskirai, nes vienas be kito yra nenaudingas. Kvantinės kriptografijos arba kvantinio rakto paskirstymo (QKD), kaip kartais žinoma, atveju kvantinė mechanika dalyvauja kuriant raktą, kad jis būtų privatus ir saugus.
Kvantinė mechanika yra nepaprastai sudėtinga sritis, tačiau svarbu žinoti apie ją, susijusią su kriptografija, yra tai, kad kažko stebėjimas sukelia esminius pokyčius, o tai yra esminis kvantinės kriptografijos veikimo būdas. Sistema apima fotonų, siunčiamų per poliarizuotus filtrus, perdavimą ir poliarizuotų fotonų priėmimą iš kitos pusės, naudojant atitinkamą filtrų rinkinį pranešimui iššifruoti. Fotonai yra puikus kriptografijos įrankis, nes jiems gali būti priskirta 1 arba 0 reikšmė, atsižvelgiant į jų suderinimą, sukuriant dvejetainius duomenis.
Siuntėjas A pradėtų keistis duomenimis, siųsdamas atsitiktinai poliarizuotų fotonų seriją, kuri gali būti poliarizuota tiesiai, sukeldama vertikalią arba horizontalią orientaciją arba įstrižai, tokiu atveju fotonas pasvirtų į vieną ar kitą pusę. Šie fotonai patektų į gavėją B, kuris naudotų atsitiktinai priskirtą tiesių arba įstrižinių filtrų seriją, kad gautų pranešimą. Jei B naudotų tą patį filtrą, kurį A naudojo konkrečiam fotonui, išlygiavimas atitiktų, bet jei jis ar ji ne, lygiavimas būtų kitoks. Tada jiedu keisis informacija apie naudojamus filtrus, išmesdami nesutampančius fotonus, o tuos, kurie atitiko, palikdami raktą.
Kai jiedu keičiasi informacija, kad sukurtų bendrą raktą, jie gali atskleisti naudojamus filtrus, bet neatskleidžia susijusių protonų išlyginimo. Tai reiškia, kad ši vieša informacija negali būti naudojama žinutei iššifruoti, nes pasiklausytojui trūktų svarbios rakto dalies. Dar kritiškiau, keitimasis informacija taip pat atskleistų pasiklausytojo C buvimą. Jei C nori pasiklausyti, kad gautų raktą, jis ar ji turės perimti ir stebėti protonus, taip juos pakeisdamas ir įspėdamas A ir B apie pasiklausytojo buvimas. Jie abu gali tiesiog pakartoti procesą, kad sukurtų naują raktą.
Sukūrus raktą, šifravimo algoritmas gali būti naudojamas generuoti pranešimą, kuris gali būti saugiai siunčiamas viešuoju kanalu, nes jis yra užšifruotas.