Distribuição de chave quântica (QKD) é a criação e implementação de uma chave de criptografia quântica que protege os dados transferidos por meio da física quântica. Charles Bennett e Gilles Brassard inventaram o primeiro protocolo de distribuição de chave quântica em 1984. Esse protocolo é conhecido como BB84 e define o padrão para a criação de chave de criptografia quântica. Os princípios da física quântica permitem que duas partes criem um canal seguro.
Para realizar a distribuição quântica da chave, duas partes (Alice e Bob) devem primeiro estabelecer um canal autenticado por meio do qual criarão a chave. Antes de gerar a chave, Alice e Bob devem interagir e autenticar suas identidades. A distribuição de chaves quânticas usa partículas de luz subatômicas - fótons - para criar uma chave de criptografia secreta. Em seguida, os fótons são enviados por um cabo e divididos aleatoriamente por um divisor de feixe. Os fótons restantes determinam a chave, que agora é conhecida apenas por Alice e Bob.
Em uma troca de chave Diffie-Hellman ou em um processo de handshake de quatro vias, os invasores podem espionar a troca ou até mesmo inserir seus próprios valores, tomando o lugar do remetente legítimo (Alice) e enganando a parte receptora (Bob) fazendo-a pensar que eles ainda estão interagindo com Alice. Mas estabelecer um canal usando a mecânica quântica e uma chave quântica significa que qualquer bisbilhoteiro será notado. Se um invasor tentar interromper a troca, a natureza dos fótons será visivelmente perturbada. Alice e Bob saberão que alguém está tentando hackear sua criação e distribuição de chaves. Esta é uma camada adicional de segurança que os métodos tradicionais de criação de chave de criptografia não possuem.
A criptografia quântica está se tornando mais importante porque os computadores quânticos agora podem quebrar métodos tradicionais de criptografia com facilidade. Na computação quântica, os bits são conhecidos como bits quânticos ou qubits. Embora os bits na computação tradicional existam em valores de 0 ou 1, os qubits não mantêm um valor de forma consistente. A instabilidade do valor dos qubits permite que um computador quântico calcule muitas combinações numéricas ao mesmo tempo. Embora as chaves de criptografia padrão possam usar uma sequência de muitos bits, o que tradicionalmente seria difícil para um invasor aprender, os computadores quânticos podem quebrar esse código rapidamente. A implementação de métodos de criptografia quântica ajudará a proteger dados confidenciais que, de outra forma, seriam muito fáceis de serem roubados por um computador quântico.