Kvantová distribuce klíčů (QKD) je vytvoření a implementace kvantového šifrovacího klíče, který chrání přenesená data prostřednictvím kvantové fyziky. Charles Bennett a Gilles Brassard vynalezli první protokol distribuce kvantových klíčů v roce 1984. Tento protokol je známý jako BB84 a nastavuje standard pro tvorbu kvantového šifrovacího klíče. Principy kvantové fyziky umožňují dvěma stranám vytvořit bezpečný kanál.
K dosažení kvantové distribuce klíče musí dvě strany (Alice a Bob) nejprve vytvořit ověřený kanál, přes který vytvoří klíč. Před vygenerováním klíče musí Alice a Bob interagovat a ověřit svou identitu. Distribuce kvantového klíče využívá subatomární světelné částice - fotony - k vytvoření tajného šifrovacího klíče. Poté jsou fotony posílány po kabelu a jsou náhodně rozděleny děličem paprsků. Zbývající fotony určují klíč, který nyní zná jen Alice a Bob.
Při výměně klíčů Diffie-Hellman nebo čtyřcestném procesu podání ruky mohou útočníci tuto výměnu špehovat nebo dokonce prohodit své vlastní hodnoty, přičemž nahradí legitimního odesílatele (Alice) a přimějí přijímající stranu (Bob), aby si myslela, že stále komunikují s Alicí. Ale vytvoření kanálu pomocí kvantové mechaniky a pomocí kvantového klíče znamená, že si každý odposlech všimne. Pokud se útočník pokusí přerušit výměnu, povaha fotonů bude znatelně narušena. Alice a Bob budou vědět, že se někdo pokouší hacknout jejich vytváření a distribuci klíčů. Jedná se o přidanou vrstvu zabezpečení, kterou tradiční metody vytváření šifrovacích klíčů nemají.
Kvantová kryptografie nabývá na důležitosti, protože kvantové počítače nyní mohou snadno prolomit tradiční metody kryptografie. V kvantových výpočtech jsou bity známé jako kvantové bity neboli qubity. Zatímco bity v tradičních výpočtech existují na hodnotách buď 0 nebo 1, qubits nedrží konzistentně jednu hodnotu. Nestabilita hodnoty qubits umožňuje kvantovému počítači vypočítat mnoho numerických kombinací současně. Zatímco standardní šifrovací klíče mohou používat řetězec mnoha bitů, což by bylo pro útočníka tradičně obtížné naučit, kvantové počítače mohou takový kód rychle prolomit. Implementace metod kvantové kryptografie pomůže chránit citlivá data, která by jinak kvantový počítač mohl snadno ukrást.