Kuantum şifreleme, verileri korumak ve gizlice dinlemeyi tespit etmek için kuantum mekaniğinin prensiplerine dayanan bir şifreleme şeklidir. Tüm kriptografi türleri gibi, kuantum kriptografi potansiyel olarak kırılabilir, ancak teorik olarak son derece güvenilirdir ve bu çok hassas veriler için uygun olabilir. Ne yazık ki, aynı zamanda kuantum şifrelemesinin yayılmasını engelleyebilecek çok özel bir donanıma sahip olmayı gerektirir.
Şifreleme, kodlanmış mesajların değişimini içerir. Gönderen ve alıcı, mesajları çözme yeteneğine sahiptir, böylece içeriği belirlemektedir. Anahtar ve mesaj genellikle ayrı olarak gönderilir, çünkü biri diğeri olmadan yararsızdır. Kuantum şifrelemesi veya bazen bilindiği gibi kuantum anahtar dağılımı (QKD) durumunda, kuantum mekaniği onu özel ve güvenli kılmak için anahtarın oluşturulmasında rol oynar.
Kuantum mekaniği oldukça karmaşık bir alandır, ancak kriptografiyle ilgili olarak bilmesi gereken önemli bir şey, bir şeyin gözlemlenmesinde, kuantum kriptografisinin çalışma şeklinin anahtarı olan temel bir değişime neden olmasıdır. Sistem, mesajın kodunu çözmek için uygun bir filtre setinin kullanılmasıyla, polarize filtreler yoluyla gönderilen fotonların iletimini ve diğer tarafta polarize fotonların alınmasını içerir. Fotonlar, kriptografi için mükemmel bir araç oluşturur, çünkü hizalamalarına bağlı olarak, ikili veri oluşturmalarına göre 1 veya 0 değeri atanabilir.
Gönderici A, doğrusal olarak kutuplanabilen, dikey ya da yatay yönde ya da çapraz olarak kutuplanabilecek bir dizi rastgele polarize foton göndererek, bu durumda fotonun bir şekilde ya da diğerini eğeceği bir veri alışverişine başlayacaktır. Bu fotonlar, mesajı almak için rastgele atanmış bir doğrusal veya çapraz filtre serisi kullanacak olan B alıcısına ulaşacaktır. Eğer B, belirli bir foton için A ile aynı filtreyi kullandıysa, hizalama eşleşirdi, ancak eğer uymadıysa hizalama farklı olurdu. Daha sonra ikisi, kullandıkları filtreler hakkında bilgi alışverişinde bulunup, eşleşmeyen fotonları atıp, anahtar üretmek için yapılanları saklarlar.
İki paylaşılan anahtar üretmek için bilgi alışverişinde bulundukları zaman, kullandıkları filtreleri açıklıyor olabilirler, ancak ilgili protonların uyumunu açıklamazlar. Bunun anlamı, bu gizli bilgilerin mesajın kodunu çözmek için kullanılamayacağıdır; çünkü bir gizli dinleyici anahtarın önemli bir bölümünü kullanmayacaktır. Daha eleştirel olarak, bilgi alışverişi ayrıca bir gizli konuşmacının (C) varlığını da ortaya çıkarır. C, anahtarı elde etmek için kulak misafiri olmak isterse, protonları kesmesi ve gözlemlemesi gerekir; bir gizli dinleyicinin varlığı. İkisi yeni bir anahtar oluşturmak için işlemi tekrarlayabilir.
Bir anahtar üretildikten sonra, şifreli olduğundan genel bir kanal üzerinden güvenli bir şekilde gönderilebilen bir mesaj üretmek için bir şifreleme algoritması kullanılabilir.
