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量子密碼學（Quantum cryptography）泛指利用量子力学的特性來加密的科學。量子密碼學最著名的例子是量子密鑰分發[1] ，而量子密鑰分發提供了通訊兩方安全傳遞密鑰的方法，且該方法的安全性可被資訊理論所證明。目前所使用的公开密钥加密與數位簽章（如ECC和RSA）在具規模的量子電腦出現後，都會在短時間內被破解。量子密碼學的優勢在於，除了古典密碼學上的數學難題之外，再加上某些量子力學的特性，可達成古典密碼學無法企及的效果。例如，以量子態加密的資訊無法被複製。又例如，任何試圖嘗試讀取量子態的行動，都會改變量子態本身。這使得任何竊聽量子態的行動會被發現。
後量子密碼學
因為具規模的量子计算机在未來可能出現，所以研究可抵抗量子攻擊的密碼架構更顯重要，這類的研究常被歸類為「後量子密碼學」。對後量子密碼學的需求，始於現今許多公鑰加密和簽章（如RSA和橢圓曲線）將會被量子電腦上的秀爾演算法所破解。目前為止，McEliece和lattice-based的架構仍被認為可以抵抗此類的量子攻擊。
量子密钥分發
量子密碼學最著名且發展最完善的應用是量子密鑰分發。量子密鑰分發是利用量子通訊的方式，讓通訊雙方（Alice和Bob）彼此擁有共同的密鑰。在此方法中，既使竊聽者（Eve）可竊聽通訊雙方（Alice和Bob）之間所有通訊，竊聽者也無法學習到有關密鑰的資訊。這是因為Alice利用量子態來加密密鑰，當Eve試圖竊聽時，根據觀察量子態勢必造成量子態改變的特性，Alice和Bob會發現他們的通訊已被竊聽。此時，Alice和Bob就會放棄此次的通訊。一般來說，量子密鑰分發只用來傳遞古典對稱性加密所用的密鑰。
量子密鑰分發的安全性，可在不限制竊聽者的能力之下，嚴格被數學所證明，這樣的安全性通常被稱為「無條件的安全性」。但量子密鑰分發仍需要一些最基本的假設，包括量子力學的特性成立，以及Alice和Bob可對彼此的身份進行認證，否則可能遭受中間人攻擊。
量子密鑰分發可抵抗量子電腦的攻擊是基於物理法則，而不是像後量子密碼學是基於量子電腦尚未攻破的數學難題。