Kriptografi kuantum adalah bentuk kriptografi yang mengandalkan prinsip-prinsip mekanika kuantum untuk mengamankan data dan mendeteksi penyadapan. Seperti semua bentuk kriptografi, kriptografi kuantum berpotensi pecah, tetapi secara teoritis sangat andal, yang membuatnya cocok untuk data yang sangat sensitif. Sayangnya, itu juga memerlukan kepemilikan beberapa peralatan yang sangat khusus, yang dapat menghambat penyebaran kriptografi kuantum.
Kriptografi melibatkan pertukaran pesan kode. Pengirim dan penerima memiliki kemampuan untuk memecahkan kode pesan, sehingga menentukan isinya. Kunci dan pesan umumnya dikirim secara terpisah, karena yang satu tidak berguna tanpa yang lain. Dalam kasus kriptografi kuantum, atau distribusi kunci kuantum (QKD) seperti yang kadang-kadang dikenal, mekanika kuantum terlibat dalam pembuatan kunci untuk menjadikannya pribadi dan aman.
Mekanika kuantum adalah bidang yang sangat kompleks, tetapi hal penting yang harus diketahui tentangnya dalam kaitannya dengan kriptografi adalah bahwa pengamatan terhadap sesuatu menyebabkan perubahan mendasar di dalamnya, yang merupakan kunci cara kerja kriptografi kuantum. Sistem ini melibatkan transmisi foton yang dikirim melalui filter terpolarisasi, dan penerimaan foton terpolarisasi di sisi lain, dengan menggunakan serangkaian filter yang sesuai untuk memecahkan kode pesan. Foton membuat alat yang sangat baik untuk kriptografi, karena mereka dapat diberi nilai 1 atau 0 tergantung pada keselarasannya, membuat data biner.
Pengirim A akan memulai pertukaran data dengan mengirimkan serangkaian foton terpolarisasi secara acak yang dapat terpolarisasi secara bujursangkar, menyebabkan orientasi vertikal atau horizontal, atau diagonal, dalam hal ini foton akan miring ke satu arah atau lainnya. Foton ini akan tiba di penerima B, yang akan menggunakan serangkaian filter bujursangkar atau diagonal yang ditetapkan secara acak untuk menerima pesan. Jika B menggunakan filter yang sama seperti yang dilakukan A untuk foton tertentu, penyelarasannya akan cocok, tetapi jika dia tidak, penyelarasannya akan berbeda. Selanjutnya, keduanya akan bertukar informasi tentang filter yang mereka gunakan, membuang foton yang tidak cocok dan menyimpan foton yang cocok untuk menghasilkan kunci.
Ketika keduanya bertukar informasi untuk menghasilkan kunci bersama, mereka mungkin mengungkapkan filter yang mereka gunakan, tetapi mereka tidak mengungkapkan keselarasan proton yang terlibat. Ini berarti bahwa informasi publik ini tidak dapat digunakan untuk memecahkan kode pesan, karena penyadap akan kekurangan bagian penting dari kunci tersebut. Lebih kritis lagi, pertukaran informasi juga akan mengungkapkan keberadaan penyadap, C. Jika C ingin menguping untuk mendapatkan kunci, ia perlu mencegat dan mengamati proton, sehingga mengubahnya dan memperingatkan A dan B ke kehadiran penyadap. Keduanya dapat dengan mudah mengulangi proses untuk menghasilkan kunci baru.
Setelah kunci dibuat, algoritma enkripsi dapat digunakan untuk menghasilkan pesan yang dapat dikirim dengan aman melalui saluran publik, karena dienkripsi.