量子金鑰分送（quantum key distribution）

當兩個人想讓一段對話保密時，他們需要一把共享的祕密金鑰——但你要怎麼在一條可能被人竊聽的線上談妥一個祕密？今天我們用巧妙的數學（公開金鑰密碼學），它很難、但並非不可能被破解。量子金鑰分送提出一種不同的保證，根基不在數學、而在物理：它利用量子力學的奇異規則來共享一把祕密金鑰，而依自然法則，這種方式會揭露是否有人偷聽。核心想法是：測量一個量子粒子這個動作本身就會擾動它——所以竊聽者無法偷看金鑰而不留下指紋。

具體來說，量子金鑰分送把金鑰的位元編碼在單一量子粒子上——通常是一顆顆單獨的光子——透過光學連結送出。然後雙方公開比對他們結果的一個樣本。因為測量一個量子態無可避免地會改變它（你無法複製一個未知的量子態——這是不可複製定理），任何攔截並測量光子的竊聽者都會引入可被偵測到的錯誤。如果錯誤率低，雙方就知道沒人偷聽、便保留這把金鑰；如果高得可疑，他們就丟掉它、重來一次。最終產物是一把共享的祕密金鑰，其保密性是由物理檢查出來的，而非從某個數學難題的困難度去假設。

為什麼重要、以及關鍵的誠實：QKD 只建立一把祕密金鑰。它本身不加密任何東西——你仍要拿那把金鑰配上普通的加密演算法來保護你真正的資料。而且它不是讓所有其他密碼學作廢的魔法盾牌。它不解決身分鑑別（你仍需要另一種方法來確定你是在跟對的對象說話，否則攻擊者能坐在中間）、它需要特殊硬體、而且（目前）多半得用有限距離內的直連光纖或視線連結，它大致是一項小眾、昂貴的技術，不是用來取代跑著你銀行登入的那套密碼學。對付未來量子電腦的主流答案是後量子密碼學，那是軟體，不是 QKD。