量子鍵配送
二つ以上の独立な物体の量子状態は、お互いに結び付けられることによって独立した状態から一つの結合状態となることが出来る。これは量子もつれ(エンタングルメント)と呼ばれ、例えば二つの物体が量子もつれ状態にあるとき、一方の物体を観測することが他方にも影響を及ぼす。仮に量子もつれ状態にある二つの物体がそれぞれ二者のあいだで共有されているとき、第三者がどちらかの物体(状態)を観測したとすると、全体の系も変わってしまうと同時に盗聴者の存在や傍受された情報量などが明らかになる。
さらにこれら二つの手法は、離散変数暗号化、連続変数暗号化、分散位相参照暗号化のそれぞれ三つのプロトコルへ分類することが出来る。離散変数暗号化プロトコルは最初に発明されたもので最も実装されているのもこのプロトコルである。それ以外の二つのプロトコルは実験的な検証段階である。以下に示す二つのプロトコルはどちらも離散変数型の暗号化プロトコルである。
E91は量子もつれ状態にある光子の組を用いる。これらはAliceかBob、またはその二者以外の誰か(盗聴者Eveを含む)がつくりだす。これら光子は分散されるため、AliceとBobは結果的に組となっている光子のどちらか一つを受け取ることになる。
このプロトコルは量子もつれの二つの特性に依存している。一つ目は、AliceとBobが光子の偏光を観測するときに、100%の確率で同じ答えが得られるように量子もつれ状態にある光子は相関関係にあるということである。これは直交状態にある偏光であれば、どんな組でも真となる。しかしながら、Aliceが(故にBobも)光子の偏光状態を予測することは不可能である。二つ目に、盗聴者Eveによるいかなる傍受もこの相関関係を破壊し、AliceとBobはこれを探知できるという点である。オリジナルのエカートプロトコルでは三つの状態を想定されており、ベルの不等式を満たすかどうかによって傍受を探知する。