سیستمهای کوانتومی یک خاصیت خیلی مهم و متفاوت از سایر سیستمها دارند و آن اینکه وقتی آنها را اندازهگیری کنید، آن سیستم به یکی از حالات اندازه گیری شما فروکاسته میشود. میتوان از این ویژگی برای سیستمهای رمزنگاری استفاده کرد. اساس سیستمهای کریپتوگرافی به این صورت است که شما رمزی را درون یک پیغام تعبیه میکنید و پیغام را برای طرف مقابل میفرستید. اما طرف مقابل یک کلید دارد که با آن بتواند از پیغام شما رمزگشایی کند. مثلا از قبل قرار میگذارید که رمز از به هم چسباندن حروف آخر کلمات ایجاد میشود. اما مشکل اینجاست که اگر یک شخص سوم این کلید را بداند، به رمز ارسالی شما، پی خواهد برد.
حالا فرض کنید شما از یک پروتکل کوانتومی برای پیغام دادن به دوستتان استفاده میکنید که اسم آن پروتکول BB84 است. مثلا اینطور فرض کنید که شما توپکهای خمیری درست میکنید که همگی ظاهری یکسان دارد. این توپکها یا نرم هستند یا سفت هستند. همچنین آنها یا شیرین هستند یا تلخ هستند. یعنی اینکه دو معیار اندازهگیری دارند. شما از توپک اول شروع میکنید و یک توپک نرم درست میکنید. توپک دوم را یک توپک شیرین درست میکنید. توپک سوم هم یک توپک تلخ است و همینطور سایر توپکها. شما این کار را به صورت کاملا تصادفی انجام میدهید. و این توپکها را برای دوستتان میفرستید. اگر شخص سومی در میانهی راه دستش به این توپکها برسد، نمیتواند کار زیادی بکند. چون او برای اندازه گیری این توپکها، یا بایستی آنها را فشار دهد تا نرمیاش را بسنجد یا اینکه آنها را بخورد تا طعم آن را بفهمد.
در هر حالت با این اندازهگیری آن حالت توپک را از بین برده است و مشخص میشود که کسی پیغام را مشاهده کرده. اما اگر توپکها دست نخورده به دوستتان برسد، دوستتان به ترتیب به صورت تصادفی بعضی توپکها را از نظر طعم و بعضی دیگر را از نظر نرمی اندازهگیری میکند. حالا شما ترتیب اندازهگیریتان را در پیغامی دیگر میفرستید. مثلا در این مثال میگویید توپک اول نرمی، توپک دوم طعم و توپک سوم هم طعم را تست کن. او قبلا توپک اول و دوم و سوم را به لحاظ طعم تست کرده بود. او باید اطلاعات تست توپک اول را دور بریزد، چون برای توپک اول شما نرمی را تست کرده بودید و او طعم را. اما اطلاعات توپک دوم و سوم را نگه دارد، چرا که او مانند شما طعم را تست کرده. حالا او میفهمد پیغام شما شیرین+تلخ است. اما چون شما قبلا اندازهگیری کرده اید، اگر نفر سومی دسترسی به هرکدام از پیغامهای بعدی پیدا کند، نمیتواند اطلاعاتی از توپکها استخراج کند.
– ابا اباد