Kvantna kriptografija je oblika kriptografije, ki se opira na načela kvantne mehanike za zaščito podatkov in odkrivanje prisluškovanja. Kot vse oblike kriptografije je tudi kvantna kriptografija potencialno zlomljiva, vendar je teoretično izjemno zanesljiva, zaradi česar bi lahko bila primerna za zelo občutljive podatke. Žal pa zahteva tudi posedovanje nekaj zelo specializirane opreme, ki bi lahko ovirala širjenje kvantne kriptografije.
Kriptografija vključuje izmenjavo kodiranih sporočil. Pošiljatelj in prejemnik imata možnost dekodiranja sporočil in s tem določanja vsebine. Ključ in sporočilo se praviloma pošljeta ločeno, saj je eno brez drugega neuporabno. V primeru kvantne kriptografije ali kvantne distribucije ključa (QKD), kot jo včasih poznamo, je kvantna mehanika vključena v generiranje ključa, da postane zaseben in varen.
Kvantna mehanika je izjemno kompleksno področje, vendar je v zvezi s kriptografijo pomembno vedeti, da opazovanje nečesa v njem povzroči temeljno spremembo, kar je ključno za način delovanja kvantne kriptografije. Sistem vključuje prenos fotonov, ki so poslani skozi polarizirane filtre, in sprejem polariziranih fotonov na drugi strani, z uporabo ustreznega nabora filtrov za dekodiranje sporočila. Fotoni so odlično orodje za kriptografijo, saj jim je mogoče dodeliti vrednost 1 ali 0, odvisno od njihove poravnave, kar ustvarja binarne podatke.
Pošiljatelj A bi začel izmenjavo podatkov s pošiljanjem serije naključno polariziranih fotonov, ki bi jih lahko polarizirali pravokotno, kar bi povzročilo navpično ali vodoravno orientacijo ali diagonalno, v tem primeru bi se foton nagnil v eno ali drugo smer. Ti fotoni bi prispeli do prejemnika B, ki bi za sprejem sporočila uporabil naključno dodeljeno serijo premočrtnih ali diagonalnih filtrov. Če bi B uporabil isti filter, kot ga je A naredil za določen foton, bi se poravnava ujemala, če pa ne, bi bila poravnava drugačna. Nato bi si oba izmenjala informacije o filtrih, ki sta jih uporabila, zavrgla fotone, ki se ne ujemajo, in ohranila tiste, ki so se ujemali, da bi ustvarili ključ.
Ko si oba izmenjujeta informacije za ustvarjanje skupnega ključa, morda razkrivata filtre, ki jih uporabljata, vendar ne razkrivata poravnave vpletenih protonov. To pomeni, da teh javnih informacij ni mogoče uporabiti za dekodiranje sporočila, saj bi prisluškovalcu manjkal kritični del ključa. Bolj kritično je, da bi izmenjava informacij razkrila tudi prisotnost prisluškovalca C. Če želi C prisluškovati, da bi dobil ključ, bo moral prestreči in opazovati protone ter jih tako spremeniti ter A in B opozoriti na prisotnost prisluškovalca. Oba lahko preprosto ponovita postopek, da ustvarita nov ključ.
Ko je ključ ustvarjen, se lahko uporabi šifrirni algoritem za ustvarjanje sporočila, ki se lahko varno pošlje prek javnega kanala, saj je šifrirano.