Die quantenmechanische Schlüsselverteilung (engl. Quantum Key Distribution - QKD) ist die zur Zeit wichtigste Anwendung der Quantenkryptografie. Sie löst das Problem des geheimen Schlüsseltausches herkömmlicher Kryptographiesysteme.
Eine quantenkryptografische Verbindung (QKD-Link) besteht aus einem öffentlichen Kanal und aus einem Quantenkanal auf dem verschränkte Quanten ausgetauscht werden. Praktisch werden dazu beim Sender verschränkte Photonenpaare als Laserimpulse erzeugt. Ein Photon wird über den Quantenkanal zum Empfänger geschickt und dort mittels eines Einzelphotonendetektors gemessen. Das andere Photon verbleibt beim Sender. Durch die Verschränkung bewirkt jede Änderung oder Messung an einem Photon gleichzeitig eine korrelierte Veränderung am anderen Photon. Die Quantenzustände der Photonen bilden einen zufälligen Strom, der als Folge von Nullen und Einsen interpretiert wird. Die Quantenübertragung ist dabei nicht abhörbar, da das Abhören das Messen des Zustandes des übertragenen Photons bedeutet und damit auch eine Änderung im Sender bewirkt und dort erkannt werden kann. Eine Man-in-the-Middle-Attack macht daher die Zahlenfolge unbrauchbar.
Zusätzlich zu der Zufallszahlenfolge werden auf dem öffentlichen Kanal weitere Informationen übertragen. Mit diesen wird gesteuert, welche Teile der übertragenen Folge zur Bildung eines symmetrischen Schlüssels verwendet werden. Der Schlüssel steht also nicht schon vor der Übertragung fest, sondern wird gleichzeitig beim Sender und beim Empfänger gebildet. Er wird nach der Übertragung als Schlüssel in einem herkömmlichen Kryptographieverfahren verwendet.
Siehe auch:
BB84
E-91-Protokoll
