חלוקת מפתחות קוונטית (QKD) היא שיטת תקשורת מאובטחת המיישמת פרוטוקול קריפטוגרפי הכולל רכיבים של מכניקת הקוונטים. היא מאפשרת לשני צדדים לייצר מפתח סודי אקראי משותף הידוע רק להם, אשר לאחר מכן ניתן להשתמש בו להצפנה ולפענוח הודעות. לעתים קרובות היא נקראת בטעות קריפטוגרפיה קוונטית, מכיוון שהיא הדוגמה הידועה ביותר למשימה קריפטוגרפית קוונטית.
למרות שהן זמינות מסחרית מזה שנים רבות, ההתקדמות נמשכת בהפיכת מערכות אלו לקומפקטיות יותר, זולות יותר ויכולות לפעול על פני מרחקים ארוכים יותר. כל אלה קריטיים לאימוץ טכנולוגיות אלו על ידי ממשלות ותעשייה. שילובן של מערכות QKD אלו בתשתית הרשת הקיימת הוא האתגר הנוכחי וצוותים רב-תחומיים של יצרני ציוד טלקומוניקציה, ספקי תשתית קריטית, מפעילי רשתות, ספקי ציוד QKD, אנשי מקצוע בתחום האבטחה הדיגיטלית ומדענים, עובדים על כך.
QKD מספק דרך להפצה ושיתוף של מפתחות סודיים הנחוצים לפרוטוקולים קריפטוגרפיים. החשיבות כאן היא להבטיח שהם יישארו פרטיים, כלומר בין הצדדים המתקשרים. לשם כך, אנו מסתמכים על מה שנחשב בעבר לבעיה של מערכות קוונטיות; אם "מסתכלים" עליהן, או משבשים אותן בכל דרך שהיא, "שוברים" את המאפיינים הקוונטיים.