مطلب قبلی: رمزنگاری کوانتومی - قسمت اول

مطلب بعدی: رمزنگاری کوانتومی - قسمت سوم

رمزنگاریِ کوانتومی بر پایه‌یِ اصل عدم قطعیتِ هایزنبرگ (Heisenberg) استوار است که می‌گوید جفت‌های به‌خصوصی از خواصِ فیزیکیِ یک سیستم به‌شکلی به هم مربوطند که اندازه‌گیریِ هم‌زمانِ آن‌ها غیرممکن است و اندازه‌گیریِ یکی از آن‌ها از اندازه‌گیری کمیتِ دیگر به‌طور هم‌زمان جلوگیری می‌کند. این اصل با توجه به این نکته است که اندازه‌گیریِ یک سیستم حالتِ آن را تغییر می‌دهد. بنابراین وقتی در اندازه‌گیریِ قطبشِ فوتون جهت اندازه‌گیریِ خاصی را انتخاب می‌کنیم این انتخاب تمامی اندازه‌گیری‌هایِ بعدی را تحت تاثیر قرار می‌دهد چون قطبش را عوض می‌کند. برای مثال اگر جهتِ عمودی را برای اندازه‌گیریِ قطبش یک فوتون انتخاب کنیم فوتون با قطبشِ عمودی از قطبش‌گر رد می شود و قطبشِ افقی اصلا رد نمی‌شود، مستقل از این که فوتون دارایِ چه حالتِ اولیه‌ای بوده است. حال اگر اندازه‌گیریِ دیگری در زاویه‌یِ 45 درجه از اندازه‌گیری اول انجام دهیم احتمالِ عبورِ فوتون از قطبش‌گرِ دوم دقیقا 2/1 است. می‌گوییم قطبش‌گر اول اندازه‌گیری قطبش‌گر دوم را کاملاً تصادفی می‌کند. بنابراین اگر یک قطبش‌گرِ 0 یا 90 درجه برای دادن قطبش اولیه به اتم استفاده شود،  در صورتی می‌توان جهتِ این قطبش را تشخیص داد که یک قطبش‌گرِ 0 یا 90 درجه انتخاب گردد، در غیر این صورت قطبش‌گرِ 45 یا 135 درجه یک خروجی با همین قطبش‌ها می‌دهد که یعنی با احتمالِ برابر یا قطبش عمودی بوده یا افقی.

دو جفت پایه تعریف می‌کنیم: پایه‎ی قائم (+) با دو محورِ عمودی (0 درجه) یا افقی (90 درجه)، و پایه‎ی قطری (x) با دو محور 45 یا 135 درجه نسبت به محور عمودیِ پایه‌ی اول.

بر طبق مکانیک کوانتومی اگر قطبش عمودی یا افقی باشد اندازه گیری در پایه یِ قائم (در هر یک از زوایایِ 0 یا 90 درجه) یک نتیجه یِ درست ِعمودی یا افقی را می دهد ولی اندازه گیری در پایه یِ قطری به طور تصادفی یا عمود یا افقی نتیجه می دهد. علاوه بر آن پس از این اندازه گیری جهت قطبش هم راستا با جهتی می شود که در آن اندازه گیری انجام شده است و تمامِ اطلاعات در مورد قطبشِ اولیه کاملا از بین می رود.

رمزنگاریِ کوانتومی تنها برایِ تولید و توزیعِ کلید استفاده می شود و نه برای انتقالِ اطلاعات. این کلید در مراحلِ بعدی می تواند همراه با هر الگوریتمِ رمزگذاری (یا رمزگشایی) برایِ تبدیلِ پیام به رمز یا برعکس استفاده شود.

 
کدگذاریِ اطلاعات با استفاده از فوتون ها که جهتِ قطبش آن ها می تواند برای نشان دادن 0 یا 1 استفاده شود امکان‎پذیر است. بنابراین هر فوتون می‎تواند شامل یک bit از اطلاعات کوانتومی باشد (که qbit  در مقابل bit در مکانیک کلاسیک نامیده می‎شود). روش‎هایِ متفاوتی برای توزیعِ کلید وجود دارد. در علوم و فنون جدید بعدی به یکی از این رویکردها می‎پردازیم که اولین روشی است که برای حلِ مسئله‎یِ توزیعِ کلید با استفاده از رمزنگاری کوانتومی توسطِ Charles H. Bennett  و Gilles Brassard  در سال 1984 ارائه شد. این طرح BB84 نامیده می‎شود.

مطلب قبلی: رمزنگاری کوانتومی - قسمت اول

مطلب بعدی: رمزنگاری کوانتومی - قسمت سوم