Kuantum anahtar dağıtımı (QKD), aktarılan verileri kuantum fiziği yoluyla koruyan bir kuantum şifreleme anahtarının oluşturulması ve uygulanmasıdır. Charles Bennett ve Gilles Brassard, 1984 yılında ilk kuantum anahtar dağıtım protokolünü icat etti. Bu protokol BB84 olarak bilinir ve kuantum şifreleme anahtarı oluşturma standardını belirler. Kuantum fiziğinin ilkeleri, iki tarafın güvenli bir kanal oluşturmasına izin verir.
Kuantum anahtar dağıtımını gerçekleştirmek için, iki tarafın (Alice ve Bob) önce anahtarı oluşturacakları doğrulanmış bir kanal kurması gerekir. Anahtarı oluşturmadan önce, Alice ve Bob etkileşime girmeli ve kimliklerini doğrulamalıdır. Kuantum anahtar dağıtımı, gizli bir şifreleme anahtarı oluşturmak için atom altı ışık parçacıkları (fotonlar) kullanır. Daha sonra fotonlar bir kablo üzerinden gönderilir ve bir ışın ayırıcıyla rastgele bölünür. Kalan fotonlar, artık sadece Alice ve Bob tarafından bilinen anahtarı belirler.
Bir Diffie-Hellman anahtar değişiminde veya dört yönlü bir el sıkışma sürecinde, saldırganlar, meşru gönderenin (Alice) yerini alarak ve alıcı tarafı (Bob) kandırarak borsada casusluk yapabilir veya kendi değerlerini bile reddedebilir. hala Alice ile etkileşim halindedir. Ancak kuantum mekaniğini kullanarak bir kanal oluşturmak ve bir kuantum anahtarı kullanmak, herhangi bir gizli dinleyicinin fark edileceği anlamına gelir. Bir saldırgan değiş tokuşu kesintiye uğratmaya çalışırsa, fotonların doğası gözle görülür şekilde bozulacaktır. Alice ve Bob, birinin anahtar oluşturma ve dağıtımını hacklemeye çalıştığını bilecek. Bu, geleneksel şifreleme anahtarı oluşturma yöntemlerinde bulunmayan ek bir güvenlik katmanıdır.
Kuantum kriptografi giderek daha önemli hale geliyor çünkü kuantum bilgisayarlar artık geleneksel kriptografi yöntemlerini kolaylıkla kırabiliyor. Kuantum hesaplamada bitler, kuantum bitleri veya kübitler olarak bilinir. Geleneksel hesaplamada bitler 0 veya 1 değerlerinde bulunurken, kübitler tutarlı bir şekilde tek bir değeri tutmaz. Kübitlerin değerinin kararsızlığı, bir kuantum bilgisayarın aynı anda birçok sayısal kombinasyonu hesaplamasına izin verir. Standart şifreleme anahtarları, bir saldırganın öğrenmesi geleneksel olarak zor olan birçok bitlik bir dizi kullanabilirken, kuantum bilgisayarlar böyle bir kodu hızlı bir şekilde kırabilir. Kuantum kriptografi yöntemlerinin uygulanması, aksi takdirde bir kuantum bilgisayarın çalması oldukça kolay olan hassas verilerin korunmasına yardımcı olacaktır.