Kuantum anahtar dağıtımında (QKD) kullanılan bir ışın ayırıcı, fotonları bölen ve onları kutuplaştıran bir mekanizmadır. Işın ayırıcılar, ışık ışınlarını doğrusal veya çapraz olarak bölebilir. Kuantum kriptografide, bu kutuplaşma süreci, fotonların (kriptografide bitler olarak bilinir) etkileşimde bulunan taraflara iki farklı durumda görünmesini sağlar. İki taraf (Alice ve Bob) bitleri 0 veya 1 olarak görecek.
Aşağıdaki yazı tura atma protokolü örneği, iki taraf arasında kuantum anahtar dağıtımını gerçekleştirme yöntemlerinden biri, bir ışın ayırıcının QKD'de nasıl çalıştığını göstermektedir. İki güvensiz taraf arasında kullanılan bir yöntem olan yazı tura atma protokolünü başlatmak için Alice, kuantum fiziği ilkelerine göre fotonları polarize etmek için bir ışın ayırıcı kullanıyor. Işın ayırıcı, fotonları böler. Oluşturulan kuantum bitleri veya kübitleri daha sonra Bob'a gönderir. Bob ayrıca fotonları polarize etmek için bir ışın ayırıcı kullanır ve elde edilen bit ölçümlerini kaydeder, genellikle geleneksel bitler gibi 0 veya 1 olarak ölçülür. Bunları sonuçları karşılaştırması için Alice'e gönderir. Alice aynı sonuçlara sahipse, bunu onaylayacaktır. Alice ve Bob daha sonra gizli bir şifreleme anahtarı oluşturmak için aynı polarizasyona sahip bitleri kullanacaktır. İşlem, kullanıcılar tarafından büyük ölçüde görünmezdir ve şifreleme yazılımı tarafından yönetilir.
Işın ayırıcılar, bir saldırgan tarafından anahtar oluşturma sürecini kesmek veya gizlice dinlemek için de kullanılabilir. Saldırgan (Eve), Alice onları Bob'a gönderirken fotonları engellemek için bir ışın ayırıcı kullanabilir; bu, kuantum kriptografideki çoğu gizli dinlemenin yaptığı gibi kuantum mekaniğinde bir rahatsızlığa neden olmaz. Eve daha sonra Bob'a gönderdiklerini kontrol ederek gizli kuantum anahtar dağıtım sürecine müdahale edebilir. Alice ve Bob'un artık gizli anahtar oluşturabilecekleri güvenli bir kanalı yok. Işın bölme saldırıları gibi güvenlik sorunları ve ışık enjeksiyonu gibi diğer müdahaleler kuantum şifreleme sistemlerinde ele alınmalıdır.