Kvantna kriptografija je oblik kriptografije koji se oslanja na principe kvantne mehanike za osiguranje podataka i otkrivanje prisluškivanja. Kao i svi oblici kriptografije, kvantna kriptografija je potencijalno lomljiva, ali je teoretski iznimno pouzdana, što bi je moglo učiniti prikladnom za vrlo osjetljive podatke. Nažalost, to također zahtijeva posjedovanje neke vrlo specijalizirane opreme, što bi moglo spriječiti širenje kvantne kriptografije.
Kriptografija uključuje razmjenu kodiranih poruka. Pošiljatelj i primatelj imaju mogućnost dekodiranja poruka i na taj način određuju sadržaj. Ključ i poruka uglavnom se šalju odvojeno, jer je jedno bez drugog beskorisno. U slučaju kvantne kriptografije ili kvantne distribucije ključa (QKD) kako je ponekad poznato, kvantna mehanika uključena je u generiranje ključa kako bi ga učinila privatnim i sigurnim.
Kvantna mehanika je izuzetno složeno područje, ali važno je znati o njoj u odnosu na kriptografiju da promatranje nečega uzrokuje temeljnu promjenu u njemu, što je ključno za način na koji kvantna kriptografija funkcionira. Sustav uključuje prijenos fotona koji se šalju kroz polarizirane filtere, te prijem polariziranih fotona s druge strane, uz korištenje odgovarajućeg skupa filtara za dekodiranje poruke. Fotoni su izvrstan alat za kriptografiju, budući da im se može dodijeliti vrijednost od 1 ili 0 ovisno o njihovom poravnanju, stvarajući binarne podatke.
Pošiljatelj A bi započeo razmjenu podataka slanjem niza nasumično polariziranih fotona koji bi se mogli polarizirati pravolinijsko, uzrokujući vertikalnu ili horizontalnu orijentaciju, ili dijagonalno, u kojem slučaju bi foton bio nagnut na jednu ili drugu stranu. Ovi fotoni bi stigli do primatelja B, koji bi koristio nasumično dodijeljen niz pravocrtnih ili dijagonalnih filtara da primi poruku. Kada bi B koristio isti filter koji je A učinio za određeni foton, poravnanje bi se podudaralo, ali ako on ili ona nije, poravnanje bi bilo drugačije. Zatim bi njih dvoje razmijenili informacije o filterima koje su koristili, odbacujući fotone koji se ne podudaraju i zadržavajući one koji jesu za generiranje ključa.
Kada njih dvoje razmjenjuju informacije kako bi generirali zajednički ključ, možda otkrivaju filtere koje koriste, ali ne otkrivaju poravnanje uključenih protona. To znači da se ove javne informacije ne mogu koristiti za dekodiranje poruke, jer bi prisluškivaču nedostajao kritični dio ključa. Što je još kritičnije, razmjena informacija bi također otkrila prisutnost prisluškivača, C. Ako C želi prisluškivati kako bi dobio ključ, on ili ona će morati presresti i promatrati protone, mijenjajući ih na taj način i upozoravajući A i B na prisutnost prisluškivača. Njih dvoje mogu jednostavno ponoviti postupak za generiranje novog ključa.
Nakon što je ključ generiran, algoritam šifriranja može se koristiti za generiranje poruke koja se može sigurno poslati putem javnog kanala, budući da je šifrirana.