量子密鑰分配（QKD）是一種安全的通信方法，它實現了一個涉及量子力學成分的加密協議。它使雙方能夠產生一個只有他們知道的共享隨機秘鑰，然后可以用來加密和解密信息。它經常被錯誤地稱為量子密碼學，因為它是量子密碼學任務的最著名的例子。量子密鑰分配的一個重要和獨特的屬性是，兩個通信用戶能夠檢測到任何試圖獲得密鑰知識的第三方的存在。這源于量子力學的一個基本方面：一般來說，測量量子系統的過程會干擾系統。試圖竊聽鑰匙的第三方必須以某種方式測量它，從而引入可檢測的異常。通過使用量子疊加或量子糾纏并在量子狀態下傳輸信息，可以實現一個檢測到竊聽的通信系統。如果竊聽水平低于某個閾值，就可以產生一個保證安全的密鑰（即竊聽者沒有相關信息），否則不可能有安全的密鑰，通信就會中止。使用量子密鑰分配的加密的安全性依賴于量子力學的基礎，與傳統的公鑰密碼學相反，它依賴于某些數學函數的計算難度，并且不能提供任何數學證明，以證明逆轉所使用的單向函數的實際復雜性。QKD具有基于信息理論的可證明的安全性，以及前向保密性。量子密鑰分配的主要缺點是，它通常依賴于有一個認證的經典通信渠道。在現代密碼學中，擁有一個認證的經典通道意味著人們已經交換了足夠長度的對稱密鑰或足夠安全級別的公共密鑰。

有了這樣的信息，在實踐中，人們可以不使用QKD而實現認證的和足夠安全的通信，例如使用高級加密標準的伽羅瓦/計數器模式。因此，QKD以數倍的成本完成了流密碼的工作。量子密鑰分配只用于產生和分配一個密鑰，而不是傳輸任何信息數據。然后，這個密鑰可以與任何選擇的加密算法一起使用，以加密（和解密）一個消息，然后可以通過標準的通信渠道傳輸。最常見的與QKD相關的算法是一次性墊，因為當它與一個秘密的隨機密鑰一起使用時，是可以證明安全的。在現實世界中，它也經常被用于使用對稱密鑰算法的加密，如高級加密標準算法。

量子通信涉及用量子態或量子比特編碼信息，與經典通信使用的比特相反。通常情況下，光子被用于這些量子狀態。量子密鑰分發利用這些量子態的某些特性來確保其安全性。有幾種不同的量子密鑰分配方法，但根據它們利用的屬性，可以分為兩大類。

與經典物理學不同，測量行為是量子力學的一個組成部分。一般來說，測量一個未知的量子狀態會以某種方式改變該狀態。這是量子不確定性的結果，可以利用它來檢測任何對通信的竊聽（這必然涉及測量），更重要的是，計算被截獲的信息量。基于糾纏的協議兩個（或更多）獨立物體的量子態可以聯系在一起，以至于它們必須由一個組合的量子態來描述，而不是作為單個物體。這被稱為糾纏，意味著，例如，對一個物體進行測量會影響另一個物體。如果一對糾纏的物體在兩方之間共享，任何攔截任何一個物體的人都會改變整個系統，顯示出第三方的存在（以及他們獲得的信息量）。這兩種方法可以分別進一步劃分為三個協議系列：離散變量、連續變量和分布式相位參考編碼。離散變量協議是最早被發明的，而且它們仍然是最廣泛實施的。其他兩個系列主要是為了克服實驗的實際限制。下面介紹的兩個協議都使用離散變量編碼。BB84協議。CharlesH.Bennett和GillesBrassard(1984)該協議以其發明者和發表年份命名為BB84，最初描述的是使用光子偏振態來傳輸信息。