A criptografia quântica é um método de comunicação segura que usa as propriedades da mecânica quântica para proteger dados. Diferentemente da criptografia clássica, que se baseia em algoritmos matemáticos complexos e pode, em teoria, ser quebrada com poder computacional suficiente, a criptografia quântica é considerada inquebrável sob as leis conhecidas da física.

Ela funciona principalmente através de dois princípios quânticos:

1. **Princípio da Incerteza de Heisenberg:** Afirma que não é possível medir simultaneamente e com precisão pares de propriedades quânticas complementares, como posição e momento de uma partícula. Na criptografia quântica, isso significa que um espião não pode copiar um qubit (a unidade básica da informação quântica) sem perturbar seu estado, tornando a espionagem detectável.

2. **Emaranhamento Quântico:** Quando duas partículas estão emaranhadas, o estado de uma afeta instantaneamente o estado da outra, não importa quão distantes estejam. Isso permite a criação de pares de qubits emaranhados que podem ser usados para detectar interceptações. Se um espião tentar medir o estado quântico de um dos qubits emaranhados, o outro qubit será afetado, revelando a presença do espião.

Um exemplo de como a criptografia quântica é gerada envolve o protocolo de distribuição quântica de chaves (QKD - Quantum Key Distribution), especificamente o protocolo BB84:

1. **Preparação:** Alice quer enviar uma mensagem secreta para Bob. Ela gera uma chave secreta aleatória e codifica essa chave em qubits, usando duas bases ortogonais (por exemplo, polarização vertical/horizontal e polarização em diagonal) de forma aleatória para cada qubit.

2. **Envio:** Alice envia os qubits para Bob através de um canal quântico, como uma fibra óptica.

3. **Medição e Comparação:** Bob mede os qubits recebidos usando bases escolhidas aleatoriamente, semelhantes às de Alice. Após a recepção, Bob comunica publicamente com Alice sobre quais bases usou para cada qubit, sem revelar os resultados das medições. Alice então informa a Bob quais medições foram feitas na base correta.

4. **Geração da Chave:** As medições feitas na base correta são usadas para gerar a chave secreta compartilhada. Se um espião tentar medir os qubits no caminho, o princípio da incerteza de Heisenberg garante que a presença do espião será detectada, pois suas medições perturbarão os estados dos qubits, levando a discrepâncias entre as medições de Alice e Bob.

Essa abordagem garante que qualquer tentativa de interceptação seja detectada, permitindo uma comunicação segura sob as leis da mecânica quântica.